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EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD REPELENTE E INSECTICIDA DE ACEITES ESENCIALES EXTRAÍDOS DE PLANTAS AROMÁTICAS UTILIZADOS CONTRA
TRIBOLIUM CASTANEUM HERBST (COLEOPTERA: TENEBRIONIDAE)
CARMEN REGINA ESPITIA YANES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE TOXICOLOGÍA CARTAGENA DE INDIAS, D. T. Y C.
2011
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EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD REPELENTE E INSECTICIDA DE ACEITES ESENCIALES EXTRAÍDOS DE PLANTAS AROMÁTICAS (CYMBOPOGON
CITRATUS Y TAGETES LUCIDA) UTILIZADOS CONTRA TRIBOLIUM CASTANEUM HERBST. (COLEOPTERA: TENEBRIONIDAE)
CARMEN REGINA ESPITIA YANES Código 05598931
TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO
DE: MAGÍSTER EN TOXICOLOGÍA
DIRECTOR: JESÚS TADEO OLIVERO VERBEL PH. D.
GRUPO DE INVESTIGACIÓN:
GRUPO DE QUÍMICA AMBIENTAL Y COMPUTACIONAL UNIVERSIDAD DE CARTAGENA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE TOXICOLOGÍA CARTAGENA DE INDIAS, D. T. Y C., COLOMBIA
2011
3
Dedicatoria
A Dios, por ser la guía de mis
proyectos. A mi esposo, Santiago
Blanco Ballesteros, a mis hijas,
Marcela y Lauren, por tener
paciencia y la comprensión cuando
no he estado a su lado, sino en
clases o estudiando, en especial a
Lauren que estuvo conmigo
acompañándome en clases desde el
vientre. A mis padres, mis
hermanos y mis sobrinos que
también aportaron su granito de
arena para que este sueño fuera
realidad.
4
Agradecimientos
Mis más sinceros agradecimientos a Dios, quien ha sido mi soporte
en todas las dimensiones de mi vida.
A la Universidad de Cartagena, por permitirme cumplir con esta
oportunidad, asimismo a mis jefes Jaime Pérez Mendoza, Director
del Programa Ingeniería de Alimentos, y Ramón Torres Ortega,
Decano de la Facultad de Ingeniería, por su apoyo.
Al Doctor Jesús Olivero Verbel, por abrirme las puertas para el
desarrollo de mi trabajo de grado en su Grupo de Investigación.
A Karina Caballero Gallardo, por su ayuda y apoyo. Y a todos los
integrantes del Grupo de Investigación de Química Ambiental y
Computacional, por su colaboración incondicional.
A la Doctora Miryam Gutiérrez, coordinadora de Maestría, y
compañeros de trabajo, por sus invaluables aportes.
5
Nota de aceptación
Jurado
Jurado
Cartagena, D.T y C., mayo de 2011
6
CONTENIDO
RESUMEN ............................................................................................................. 12
ABSTRACT ............................................................................................................ 13
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 14
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 17
2. OBJETIVOS .................................................................................................... 19
2.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 19
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 19
3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 20
4. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 21
4.1 SERVICIOS ECOLÓGICOS Y SU IMPORTANCIA ......................................... 21
4.2 ACEITES ESENCIALES: GENERALIDADES ................................................. 22
4.3 USO DE LOS ACEITES ESENCIALES COMO ALTERNATIVAS A LOS
PESTICIDAS QUÍMICOS EN COSECHAS Y GRANOS ALMACENADOS. .......... 23
5. ESTADO DEL ARTE: ACEITES ESENCIALES Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA .. 27
6. METODOLOGÍA .............................................................................................. 36
6.1 RECOLECCIÓN DE MUESTRAS Y ADECUACIÓN DE LOS INSECTOS A
CONDICIONES DE LABORATORIO. .................................................................... 36
6.2 OBTENCIÓN DE ACEITES ESENCIALES ...................................................... 36
6.3 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD REPELENTE DE LOS ACEITES
ESENCIALES ........................................................................................................ 37
6.4 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD INSECTICIDA DE LOS ACEITES
ESENCIALES ........................................................................................................ 38
7. RESULTADOS ................................................................................................ 39
7.1 ACTIVIDAD REPELENTE ................................................................................ 39
7.2 MORTALIDAD ................................................................................................ 40
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 42
7
8.1 CONCLUSIONES ............................................................................................ 42
8.2 RECOMENDACIONES .................................................................................... 43
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 44
8
LISTA DE GRAFICAS
pág.
Grafica No. 1: Porcentaje de mortalidad de Rhizopertha dominica expuesto a Eucalyptus citriodora (MYbgV01E) por 5 días
41
Gráfica No.2:
Porcentaje de mortalidad de Rhizopertha dominica expuesto a Cymbopogon citratus (GRbgV01E) por 5 días
41
9
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla No.1: Condiciones para el desarrollo de prueba de repelencia.
37
Tabla No.2: Porcentajes de Repelenciaa obtenidos para 6 aceites esenciales frente a Tribolium castaneum a diferentes tiempos exposición.
39
Tabla No.3: Porcentajes de mortalidad de la Rhizopertha dominica especie expuesta a los aceites esenciales por 5 días.
40
10
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
SÍMBOLOS CON LETRAS LATINAS Símbolo Término Unidad SI
°C Grados Celsius -
µg Microgramo -
µL Microlitro -
cm2 Centímetro cuadrado -
DL50 (LD50) Dosis Letal 50 (Lethal Dose 50) mg/cm2, µL/L, µg/mL
g Gramo -
IP (PI) Índice de Preferencia (Preference Index) -
L Litro -
mg Miligramos -
mL Mililitro -
p/v (w/v) Peso/volumen (Weight/volumen) g/mL
ppm Partes por millón -
SE Standard Error (Error estándar) -
v/p Volumen/peso mL/g
ABREVIATURAS
Abreviatura Término
ATCC
American Type Culture Collection
(Colección Americana de Tipos de Cultivos Microbianos)
CENIVAM Centro Nacional de Investigaciones para la Agroindustrialización
de Especies Vegetales Aromáticas y Medicinales Tropicales
FAO
Food and Agriculture Organization
(Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la
Alimentación)
Abreviatura Término
GRAS Genarally Regarded as Safe
11
(Generalmente Considerado como Seguro)
IAASTD
International Assessment of Agricultural Knowledge, Science
and Technology for Development
(Evaluación Internacional de Conocimiento, Ciencia y
Tecnología para el Desarrollo Agrícola)
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
(Panel Interguvernamental de Cambio Climático)
OPIDP
Organophosphate-induced Delayed Polyneuropathy
(Polineuropatía Retardada inducida por Organofosfatos)
UNEP
United Nations Environmental Programme
(Programa Ambiental de las Naciones Unidas)
USEPA
US Environmental Protection Agency
(Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos)
WHO
World Health Organization
(Organización Mundial de la Salud)
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RESUMEN
Los aceites esenciales son mezclas volátiles de terpenos obtenidas de plantas.
Estos productos poseen propiedades repelentes e insecticida de insectos. Uno de
los insectos de mayor importancia económica es el Tribolium castaneum Herbst.
Con el objetivo de evaluar la actividad de aceites esenciales de plantas de
Colombia Cymbopogon citratus y (GRbgV02E), Lippia origanoides (VEbgV07E) y
Eucalyptus citriodora (MYbgV01E) fueron realizados ensayos de repelencia y
mortalidad. Para tal efecto, fué usado el método de área de referencia para
evaluar la actividad repelente, la CR50 para los aceites fue 0.00021 (0.00097-
0.0004) para el Cymbopogon citratus (GRbgV02E). La acción insecticida se
realizó utilizando hoja de papel filtro impregnado con soluciones de AE, los
porcentajes de mortalidad demuestran que provocan mortalidad de al menos 50%
de los insectos durante las primeras 24 horas de exposición. Los resultados
mostraron que los AE poseen buenas propiedades repelentes e insecticida para
el control biológico de insectos.
Palabras claves: repelencia, mortalidad, aceites esenciales.
13
ABSTRACT
Essential oils are volatile mixtures of terpenes from plants. These products
possess insect repellent and insecticide. One of the most economically important
insects is the Tribolium castaneum Herbst. In order to evaluate the activity of
essential oils from Cymbopogon citratus plants in Colombia and (GRbgV02E),
Lippia origanoides (VEbgV07E) and Eucalyptus citriodora (MYbgV01E) repellency
tests were performed and mortality. To this end, the method was used to reference
area to assess the repellent activity, the CR50 for oils was 0.00021 (0.00097-
0.0004) for Cymbopogon citratus (GRbgV02E). The insecticidal activity was carried
out using filter paper impregnated with solutions of AE, the mortality rates show
that mortality caused at least 50% of the insects during the first 24 hours of
exposure. The results showed that AE have good repellent and insecticidal
properties for biological control of insects.
Keywords: repellency, mortality rate, essential oils.
14
INTRODUCCIÓN Durante siglos, el hombre ha contaminado el medio ambiente sin tener en cuenta
las consecuencias de estos hechos. Los avances de la industria, los medios de
transporte y el consumo de combustibles, así como la expansión de la agricultura
(“Revolución Verde” de los años 60), han sido tendencias que han ido de la mano
con acciones que no han considerado los impactos medioambientales, por lo que
han provocado eventos catastróficos que nos afectan hoy en día. El área total
agrícola en el planeta es de aproximadamente 4973,4 millones de hectáreas, lo
cual representa el 33,3% de la superficie terrestre (Lyuri, 2008). Sin embargo,
cerca del 30% de las emisiones globales de CO2 son atribuidas a esta actividad,
incluyendo también cambios en el uso de la tierra y deforestación (IAASTD, 2009),
lo cual amenaza con convertirse en un efecto “boomerang” (Morton, 2007;
Horlings y Marsden, 2010), que seguramente afectará la producción de alimentos
en el futuro. Así, los efectos de esta actividad, vital para el sostenimiento del
hombre, que se traducen en la utilización de métodos intensivos, han dejado no
sólo una enorme huella en el medio ambiente, sino además graves efectos
toxicológicos, los cuales afectan no sólo a animales y plantas, sino también a los
seres humanos (Rosegrant et al., 2007).
Por ello, se está haciendo un esfuerzo inmenso en cambiar las antiguas prácticas
de siembra, riego, cultivo, fertilización, cosecha y postcosecha, donde los químicos
jugaban (y en muchas regiones del mundo todavía juegan) un papel casi que
imprescindible, por otras donde el equilibrio con el medio ambiente sea el objetivo
fundamental. A esto se le ha denominado, la “Verdadera Revolución Verde”
(Parrot y Marsden, 2002).
15
Lo anterior tiene mucha transcendencia en el caso de los pesticidas. Durante
décadas del siglo pasado, el uso indiscriminado de este tipo de sustancias,
condujo a numerosas secuelas. Entre estas podemos citar:
Envenenamientos y enfermedades en humanos: En la década de los 80, cerca
de un millón de personas fueron afectadas anualmente por envenenamientos
relacionados con pesticidas, de las cuales aproximadamente 20.000 murieron.
Asimismo, la Agencia Internacional de Investigación en Cáncer encontró
evidencia suficiente de carcinogenicidad en 18 pesticidas, y evidencia limitada
en 16 más (WHO y UNEP, 1989). Disfunción testicular (Foote et al., 1986),
infertilidad (Potashnik y Yanai-Inbar, 1987), y supresión del sistema
inmunológico (Thomas y House, 1989), están relacionados con los pesticidas
organoclorados, mientras los organofosforados producen daños neurológicos
irreversibles, problemas de memoria y estado de ánimo (Ecobichon et al.,
1990), y Neuropatía Retardada inducida por Organofosfatos (OPIDP, por sus
siglas en inglés) (Lotti, 1984).
Contaminación de alimentos: Esto ocurre especialmente en países en
desarrollo, como la India, donde el 80% de los granos almacenados poseen
trazas detectables de pesticidas (Singh, 1993). Además, los animales
domésticos resultan afectados también, por lo que carnes, leche y huevos
quedan comprometidos (Pimentel, 1996).
Contaminación de ecosistemas, suelos y fuentes de agua: La cual tiene
básicamente tres tipos de repercusiones: Sensibilidad de los cultivos cuando
se presenta rotación de los mismo y hay persistencia de los químicos en el
suelo (Keeling et al., 1989); contaminación de las fuentes de agua
subterráneas (la mitad de este tipo de fuente acuífera en los Estados Unidos, y
posiblemente un porcentaje mayor en países en desarrollo) y su persistencia
16
durante años (Holmes et al., 1988); y, la destrucción de ecosistemas acuáticos,
especialmente ríos y lagos (Nielsen y Lee, 1987).
Eliminación de los enemigos naturales de plagas (Croft, 1990)
Fenómenos de resistencia en plagas: Considerados con uno de los cuatro
problemas ambientales más serios a nivel mundial, según el Programa
Ambiental de las Naciones Unidas (Pimentel, 1996).
Observando las secuelas analizadas, es claro que la nueva tendencia de
amabilidad y respeto por el medio ambiente también afecte la búsqueda de
alternativas efectivas para el control de plagas en todos los puntos de producción
agrícola, sobretodo en el de postcosecha y almacenamiento, lo cual se ve
reflejado en políticas gubernamentales, como la Directiva Europea para el uso
sostenible de pesticidas (Saint-Ges y Bélis-Bergouignan, 2009). Estas alternativas
deben tener muy en cuenta los fenómenos de resistencia ya mencionados, y el
espectro de su uso, ya sea como fumigantes, repelentes, detergentes o tóxicos de
contacto, al mismo tiempo que los aspectos relacionados con los efectos
toxicológicos.
En el presente documento se muestra una aplicación de tales alternativas: el uso
de aceites esenciales de plantas familiares en Colombia, como agentes tóxicos
frente al gorgojo castaño de la harina, el cual además de afectar a cereales,
también es dañino en leguminosas, como fríjol y lenteja (Domínguez y Marrero,
2010; Archibald y Chalmers, 1983), las cuales son consideradas en el estudio.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Uno de los grandes problemas que afronta la agricultura mundial es la pérdida de
grandes volúmenes de productos alimenticios a causa de infesta de plagas que
causan daños, tanto en el sistema de cultivo, como en los de cosecha y
almacenamiento. La presencia de insectos en granos almacenados trae como
consecuencia la pérdida de la calidad del grano, tanto para consumo humano
como para el uso posterior de la semilla (Silva et al., 2005).
Para disminuir estas pérdidas son utilizadas medidas de control basadas en la
aplicación de insecticidas químicos sintéticos (Ricci et al., 2006), para los cuales
muchos insectos han adquirido resistencia (Zettler et al., 1990; y, Jembere et al.,
1995). Además, la eficacia de estos insecticidas durante el almacenamiento varía
mucho después del tratamiento (Pinto et al., 1997), lo que a su vez conduce a
problemas de contaminación ambiental y la presencia de residuos en alimentos
(Iannacone et al., 2005).
Entre los principales insectos que atacan a los granos se encuentra el gorgojo
castaño de la harina, Tribolium castaneum (Herbst), artrópodo, perteneciente a la
familia Tenebrionidae. Un número relativamente pequeño de esta familia son
plagas de granos y otros productos almacenados, los cuales son considerados,
por lo general, plagas secundarias de los granos y primarias de los productos de
su molienda (FAO, 1985), constituyendo una de las plagas más importantes por su
amplia distribución mundial, la cual incluye desde humus del suelo, raíces y tallos
de plantas, hasta hábitats con condiciones áridas (desiertos).
Para contrarrestar el ataque de estos insectos existen antecedentes relacionados
con la búsqueda de métodos de control naturales, como el uso de polvos
18
vegetales, una alternativa recuperada de la agricultura de subsistencia y que, en
evaluaciones con rigor científico, ha demostrado actuar como repelente, deterrente
de la ovoposición y la alimentación, regulador de crecimiento, e insecticida, tanto
en adultos como en larvas (Lagares, 1994).
En los últimos años, los aceites esenciales se han presentado como una
alternativa en el control insecto-plaga (Benzi et al., 2009). Estos aceites, extraídos
de diversas plantas, han sido ampliamente estudiados con el objetivo de evaluar
su actividad repelente aprovechando su baja toxicidad frente a especies diferentes
a las plagas.
Por lo tanto, en esta investigación se plantea el siguiente interrogante: ¿Cuál es el
grado de de repelencia e insecticida que poseen los aceites esenciales de plantas
aromáticas cultivadas en Colombia contra Tribolium castaneum (Herbst) en
productos alimenticios almacenados?.
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2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la actividad repelente e insecticida de aceites esenciales de plantas
aromáticas contra Tribolium castaneum (Herbst).
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar los porcentajes de repelencia a diferentes tiempos de exposición de
los aceites esenciales Cymbopogon citratus y (GRbgV02E) y Lippia
origanoides (VEbgV07E).
Determinar los porcentajes de mortalidad de los aceites esenciales
Cymbopogon citratus (GRbgV01E) y Eucalyptus citriodora (MYbgV01E) a
través de los ensayos de actividad insecticida.
20
3. JUSTIFICACIÓN
Los granos alimenticios almacenados forman un agroecosistema complejo por la
serie de interacciones producidas entre la luz, temperatura, humedad y agentes
bióticos, como insectos y hongos, que repercuten en la calidad del grano.
(Hernández et al., 2009; Olakojo et al., 2004; y, Neethirajan et al., 2007).
Para evitar que hongos, insectos y otros organismos ataquen los granos y otros
productos alimenticios, se utilizan en forma incontrolada plaguicidas que generan
consecuencias negativas tanto en el ambiente como en la salud de los
consumidores. Una alternativa a esta problemática es el uso de productos
naturales derivados de plantas nativas de Colombia para el control integrado de
plagas, aprovechando sus propiedades insecticidas y teniendo en cuenta que
estos bioinsecticidas pueden ser más rápidamente degradados en el medio
ambiente que los compuestos sintéticos (Koul y Dhawiwal, 2001).
La actividad repelente de los aceites esenciales se ha demostrado en
innumerables estudios, así como la importancia de los efectos sinérgicos que sus
componentes poseen (Nerio et al., 2010). Así, la aplicación de estos aceites
aparece como una herramienta útil para el control de plagas por lo que no sólo
deben evaluarse sus actividades repelentes sino los niveles de toxicidad que
poseen frente a insectos.
De acuerdo con lo anterior, este trabajo pretende estudiar la actividad repelente e
insecticida de aceites esenciales extraídos de algunas de plantas aromáticas del
país, contra Tribolium castaneum (Herbst), como una herramienta para el control
de este insecto, el cual causa daños frecuentes a los granos almacenados.
21
4. MARCO TEÓRICO
4.1 SERVICIOS ECOLÓGICOS Y SU IMPORTANCIA
Desde la antigüedad los seres humanos han dependido de los ecosistemas
naturales para la obtención de bienes de valor comercial como alimentos, forrajes,
combustibles, madera y medicinas. Sin embargo, sólo hasta hace muy
recientemente, muy poca importancia era dada a los servicios relacionados con el
soporte de la vida que ofrecían los ecosistemas naturales. Sólo cuando la pérdida
de tales recursos resulta en una severa amenaza a la existencia de la misma
civilización humana, es que estos valores intrínsecos son resaltados. De hecho,
estos servicios son ignorados debido a su potencial poco comercial y a un rol
insignificante en la economía moderna de intercambio.
No obstante, durante la última década, la importancia de estos beneficios
naturales ha sido puesta en relieve y los peligros relacionados con sus pérdidas
analizadas. De esta forma, la frase “servicios ecosistémicos” ha sido ampliamente
utilizada para caracterizar estos beneficios naturales (Ehrlich y Ehrlich, 1981).
Teniendo en cuenta lo anterior, los “servicios ecosistémicos” han sido agrupados
en cinco categorías: De provisión (alimentos, combustibles, forrajes y aceites
esenciales), reguladores (retención de carbono, ciclos de nutrientes), de soporte
(purificación, limpieza y control de plagas), culturales (espiritual, recreacional y
estético), y de preservación (protección de la biodiversidad) (Evaluación
Ecosistémica del Milenio, 2005).
22
Dentro de la variedad de los servicios ecosistémicos, el control natural de plagas
es un aspecto sumamente importante. Cerca del 99% de las plagas que afectan a
las cosechas son controladas por enemigos naturales como aves, arañas, avispas
parásitas, enfermedades virales y otros organismos (DeBach, 1974). Este control
natural de plagas no sólo minimiza el uso de químicos sintéticos, sino que protege
las cosechas y también ahorra grandes cantidades de dinero que serían gastadas
en componentes químicos (Naylor y Ehrlich, 1997).
De acuerdo con todo lo anterior, se hace pertinente explorar la actividad repelente
e insecticida de productos naturales que las plantas emplean para realizar este
“control biológico”.
4.2 ACEITES ESENCIALES: GENERALIDADES
El origen de la palabra “aceite esencial” se cree que proviene del nombre acuñado
en el siglo XVI por el alquimista suizo Paracelso von Hohenheim, el cual denominó
a los componentes efectivos de los medicamentos como Quinta essentia (Burt,
2004).
Los aceites esenciales consisten en mezclas complejas que se originan del
metabolismo secundario de las plantas. Pueden estar localizados en pelos,
sistema vascular, hojas, tallos, flores o en otros sitios dependiendo de la especie
vegetal.
Entre los principales métodos de extracción de éstos se encuentran la
hidrodestilación, destilación por arrastre de vapor, hidrofusión, extracción con
dióxido de carbono y microondas (Stefanazzi, 2010).
Básicamente contienen monoterpenos (C10) (constituyen aproximadamente el
90% de las mezclas) y sesquiterpenos (C15), y una variedad de fenoles
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aromáticos, óxidos, éteres, alcoholes, ésteres, aldehídos y cetonas que
determinan el aroma y bioactividad característicos de la planta de la cual
provienen (Batish et al., 2008).
La composición química de un determinado aceite esencial puede variar en
diferentes ejemplares de la misma especie vegetal, e inclusive en los diferentes
órganos de la misma planta, como resultado de su propia fisiología, o debido al
clima y a las condiciones del suelo (Shaaya y Rafaeli, 2007).
La presencia de aceites esenciales volátiles en las plantas les proporciona una
importante defensa estratégica, particularmente contra insectos herbívoros y
hongos patógenos (Langenheim, 1994). Esta característica es precisamente
aprovechada para el desarrollo de productos de utilidad agrícola y alimentaria, con
el objeto de controlar ell significativo número de plagas que afectan tanto
cosechas como semillas ya almacenadas.
4.3 USO DE LOS ACEITES ESENCIALES COMO ALTERNATIVAS A LOS
PESTICIDAS QUÍMICOS EN COSECHAS Y GRANOS ALMACENADOS.
Las cosechas y granos almacenados son productos alimenticios para el consumo
humano de primera necesidad (Padin et al. 2002). La presencia de plagas
constituye un serio problema en el almacenamiento de granos y su industria
derivada (Pérez Mendoza et al., 2004). Mundialmente, entre el 5 y el 15% del peso
total de los cereales, semillas oleaginosas y leguminosas se pierden en la
postcosecha, y entre el 5 y el 10% de estas pérdidas son causadas directamente
por plagas (Hill, 1990). Por ejemplo, solamente los gorgojos son responsables de
cerca del 34% en la reducción del rendimiento de cosechas a nivel mundial
(Oerke, 2006).
24
De los 32 órdenes de insectos, solamente tres, Coleoptera (gorgojos), Lepidoptera
(mariposas y polillas) y Psocoptera (piojos de los libros), contienen especies que
se encuentran como plagas de granos almacenados (Rees, 2004).
Existen unas 1000 especies de insectos que infestan los productos almacenados,
siendo las de mayor importancia económica las que se encuentran dentro de las
dos primeras órdenes ya mencionadas (Nerio et al., 2009).
La clasificación de estos insectos es realizada de acuerdo con la forma como
atacan las semillas. Así, las plagas primarias están representadas por insectos
altamente especializados con la capacidad de perforar la testa de las semillas
(dentro de este grupo se encuentran Sitophilus granarius, S. zeamais, y
Prostephanus truncatus); y las plagas secundarias, en cambio, son insectos poco
especializados que atacan un amplio rango de productos almacenados,
procesados y manufacturados (destaca Tribolium castaneum, el insecto a
estudiar) (Stefanazzi, 2010).
En la actualidad, los dos pesticidas químicos más ampliamente utilizados son el
bromuro de metilo y la fosfina. El primero, ha sido usado por más de 70 años,
siendo sus propiedades insecticidas reportadas en primera instancia por Le Goupil
en 1932. Este es empleado como fumigante en la desinfestación de tierra y para el
tratamiento de cuarentena o de preembarcado (Ristiano y Thomas, 1997). Por su
parte, la fosfina es utilizada en más del 70% de los granos almacenados (Mueller,
1990).
Según datos de Agrow, el valor total del mercado agroquímico mundial se
encuentra entre los 31 y 35 mil millones de dólares, de los cuales el 25%
corresponde a insecticidas (Agrow, 2007).
La resistencia de las plagas (cruzada y no cruzada), contaminación ambiental
(cuerpos de agua, suelos y entornos urbanos) y problemas toxicológicos
25
asociados con estos insecticidas sintéticos han conducido a la necesidad de
encontrar alternativas más efectivas y amigables con la salud de los seres
humanos y el ambiente. Además, la lucha contra la contaminación ambiental y sus
efectos sobre la salud del hombre y de los sistemas ecológicos se constituye en
uno de los más serios retos de nuestro mundo moderno. Como consecuencia, los
aceites esenciales son algunos de los productos naturales más analizados hoy en
día, como consecuencia de las diferentes acciones biológicas de estos derivados
de las plantas en el control de las plagas de alimentos almacenados (Golob et al.,
1999; y, Rajendran y Sriranjini, 2008).
Los primeros intentos para caracterizar la actividad sobre el control de plagas de
los aceites esenciales, bajo condiciones in vitro, comenzaron en la década de los
90 (Dorman y Deans, 2000). Al mismo tiempo, el interés en el uso de los aceites
esenciales ha ganado impulso en la última década, debido a sus actividades
insecticidas, fumigantes y de contacto, y a las menores restricciones en los
mecanismos de aprobación ligados a su uso a lo largo de la historia de la
humanidad (Isman, 2006).
Los aceites esenciales son fácilmente extraíbles, ecoamigables al ser
biodegradables y son fácilmente catabolizados en el ambiente (Zygadio y Grosso,
1995). Asimismo, no persisten en el suelo y en el agua (Misra y Pavlostathis,
1997), y poseen baja o no toxicidad hacia vertebrados (peces, aves y mamíferos
principalmente) (Enan et al., 1998).
Por su parte, en lo concerniente a la resistencia, se ha encontrado que los aceites
esenciales son particularmente útiles contra especies de insectos que presentan
esta característica. A diferencia de los pesticidas sintéticos basados en productos
químicos individuales, los aceites esenciales son mezclas complejas de
compuestos que contienen muchas sustancias trazas que actúan de manera
sinérgica como una defensa estratégica, por lo que dificultan el desarrollo de la
resistencia en las plagas (Feng e Isman, 1995).
26
Todas estas propiedades beneficiosas de los aceites esenciales permiten su uso
en áreas especialmente sensibles, como escuelas, restaurantes, hospitales y
hogares. Aunque el beneficio real que poseen sería mejor aprovechado por los
agricultores de los países en vías de desarrollo, quienes no puede costear
insecticidas químicos y que están envueltos en la agricultura orgánica y sistemas
de producción en invernaderos (Batish et al., 2008).
Con relación a los estudios de los aceites esenciales en el control de plagas, se
han abarcado ácaros (Choi et al., 2004) e insectos, principalmente Coleópteros
(Papachristos y Stamopoulos, 2002), Isópteros (Petersony Ems-Wilson, 2003),
Himenópteros (Appel et al., 2004), Dípteros (McQuate et al., 2004) y Homópteros
(Choi et al., 2003; Zhang et al., 2004; Barajas et al., 2005; y, Castillo et al., 2005).
Finalmente, no es abundante la información disponible sobre el modo de acción de
los aceites esenciales en los insectos. Sin embargo, algunos aceites o sus
constituyentes producen síntomas específicos que sugieren que estarían actuando
como neurotóxicos (Kostyukovwky et al., 2002; e, Isman, 2006).
Investigaciones recientes indican que algunos aceites esenciales y, en particular,
los monoterpenos, actúan sobre los receptores de la octopamina, lo cual los
convierte en productos altamente selectivos dado que este tipo de receptores no
está presente en los vertebrados (Enan, 2001, 2005; y, Price y Berry, 2006). De
esta manera, el sistema octopaminérgico presente en los insectos se convierte en
un blanco biorracional para su control.
27
5. ESTADO DEL ARTE: ACEITES ESENCIALES Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA
Sobre el control de plagas de granos almacenados, los aceites esenciales tienen
numerosos tipos de efectos (Papachristos y Stamopoulos, 2002). Pueden tener
actividad fumigante (Risha et al., 1990; Rice y Coats, 1994; Regnault-Roger y
Hamraoui, 1995a; y, Shaaya et al., 1997), penetrar dentro del cuerpo de los
insectos como insecticidas de contacto (Saxena et al., 1992; Weaver et al., 1994;
y, Schmidt y Streloke, 1994), actuar como repelentes (Saim y Meloan, 1986; y,
Ndungu et al., 1995), pueden actuar como agentes antialimentarios (Huang et al.,
1997), o afectar ciertos parámetros como la tasa de crecimiento, el lapso de vida y
la reproducción (Saxena et al., 1992; Regnault-Roger y Hamraoui, 1995b; y,
Pascual-Villalobos, 1996).
De manera específica, los aceites esenciales y sus componentes han sido
estudiados en modelos que usan cajas de Petri de diferentes tamaños, empleando
Coleopteros y Lepidoptero, siendo los insectos mayormente estudiados: Tribolium
castaneum (Herbst), Sitophilus oryzae (L.), Sitophilus zeamais Motschulsky, y
Rhyzopertha dominica (F.). Otras especies como Acanthoscelides obtectus (Say),
Callosobruchus chinensis (L.) y Callosobruchus maculatus (F.), también han
recibido atención considerable (Rajendran y Sriranjini, 2008).
De los aceites esenciales que más destacan por sus aplicaciones como pesticidas,
antifúngicos y antibacteriales a nivel mundial y local, encontramos los provenientes
del eucalipto de limón (Eucalyptus citriodora), pronto alivio (Lippia alba), ylang-
ylang o flor de cananga (Cananga odorata), culantro cimarrón (Eryngium
foetidum), romero (Rosmarinus officinalis), naranja (Citrus × cinensis), hierba limón
(Cymbopogon citratus), y tarragón mexicano o pericón (Tagetes lucida), siendo
estas dos últimas especies las consideradas en el presente estudio.
28
Entre los productos maderables y no maderables de las especies del género
Eucalyptus, los aceites esenciales encontrados en su follaje son los más
importantes y, además de emplearse como insecticidas, también tienen usos muy
extensivos en alimentos, perfumería e industria farmacéutica. Adicionalmente,
estos aceites poseen un amplio espectro de actividad biológica, incluyendo,
actividad antimicrobiana, fungicida, herbicida, acaricida y nematicida (Batish et al.,
2008).
Diversos autores han demostrado las actividades fumigantes de los aceites
esenciales del género Eucalyptus contra S. oryzae (Negahban et al., 2007;
Negahban y Moharramipour, 2007; y, Lee et al., 2001). Asimismo, los aceites
esenciales de tres especies del género, E. staigeriana, E. citriodora, y E. globulus,
muestran actividad insecticida relevante frente huevos, larvas y adultos de
Lutzomyia longipalpis (Maciel et al., 2010). Por su parte, en agricultura tradicional
de subsistencia, las hojas de las plantas del género se colocan en capas entre los
bultos de diferentes granos gracias a su efectividad en contra de Sitophilus
zeamais Motschulsky, S. oryzae (L.) y Rhyzopertha dominica (F) (Santos, 2006).
La actividad pesticida de los aceites esenciales del género Eucalyptus se debe a
componentes como 1,8-cineol (componente más importante debido a su toxicidad
insecticida), citronelal, citronelol, citronelil acetato, p-cimeno, eucamalol, limoneno,
linalool, α-pinano, γ-terpineno, α-terpineol, aloocimeno, y aromadendreno
(Watanabe et al., 1993; Li et al., 1995, 1996; Cimanga et al., 2002; Duke, 2004;
Batish et al. 2006; Su et al., 2006; Liu et al., 2008; Lee et al., 2001). Además,
dichos aceites esenciales han sido aceptados como GRAS (Generally Regarded
as Safe, lo cual traduce Generalmente Considerado como Seguro), categoría
asignada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados
Unidos, y clasificados como no tóxicos (USEPA, 1993).
29
El aceite esencial de Lippia alba, posee estudios relacionados principalmente con
su actividad antibacterial, virucida, antimicótica, e incluso, antiprotozoaria, aunque
son muy pocos los concernientes a repelencia o insecticidad. Así, los extractos
metanólicos y etil acetálicos pertenecientes a las raíces de esta planta han
demostrado ser efectivos contra Staphylococcus aureus (ATCC 6538P),
Staphylococcus aureus (ATCC 6538) y Klebsiella pneumoniae (ATCC 10031)
(Filho et al., 2006), mientras que los extractos de cloroformo, acetona y etanol de
raíces, y de hexano, metanol y etanol de hojas, actuaron inhibitoriamente frente a
Micrococcus luteus, Bacillus subtilis, Mycobacterium smegmatis, Candida albicans,
y Monilia sitophila (Aguiar et al., 2008).
Por su parte, concentraciones de 0,4 - 32,6 μg/mL del aceite esencial de L. alba
causan la reducción del 50% del número de virus del dengue en placa (Ocazionez
et al., 2010), y, concentraciones alrededor del 4% fueron efectivas contra de
Aspergillus niger, uno de los hongos más resistentes en lo que concierne a
inhibición por parte de aceites esenciales (de Souza et al., 2005). Además,
también se ha probado la efectividad de los extractos acuosos de las hojas de L.
alba, en contra de Aspergillus flavus y la producción de aflatoxinas por parte del
mismo, en 11 especies de leguminosas, entre las que se encontraban Lens
culinaria (lenteja) y Phaseolus vulgare (fríjol rojo), sin efectos negativos en la
germinación o consumo posterior de las mismas (Shukla et al., 2009).
En el caso de la actividad antiprotozoaria, extractos metanólicos de L. alba han
sido efectivos en contra de Entamoeba histolytica (58,1 µg/mL, reducción del 50%
de los microorganismos) (Calzada et al., 2006), y extractos etanólicos de las hojas
hicieron lo propio frente a Plasmodium falciparum (del 50 al 100% en la reducción
de los parásitos) (Antoun et al., 2001).
Entre los compuestos químicos responsables de la actividad biológica de Lippia
alba, encontramos principalmente monoterpenos, como citral, β-mirceno, limoneno
30
(Matos, 1996; Julião et al., 2003), y otros como carvon, piperitenon, piperiteneno,
β-bourboneno, bicicloesquifenaldreno (Ocazionez et al., 2010), x-elemeno, pineno,
ciscariofileno, carvacrol, timol y terpineol (Craveiro et al., 1981).
Los aceites esenciales de la flor de cananga (Cananga odorata), famosos por sus
aplicaciones en perfumería, también son importantes por sus actividades
fumigantes.
Por ejemplo, concentraciones de 10.000 µg/mL del aceite esencial poseen un
efecto fumigante tóxico entre el 40 y 60% en contra de la mosca del champiñón
(Lycoriella mali) (Choi et al., 2006), mientras que una acción fumigante tóxica
moderada fue encontrada frente a Sitophilus oryzae (L.) a concentraciones de 73,1
µg/L de aire (LD50) y 162,5 µg/L de aire (LD95) (Lee et al., 2001).
Los compuestos químicos que actúan como agentes activos en los aceites
esenciales del ylang-ylang comprenden principalmente ésteres,
sesquihidrocarburos y monoterpenos. De estos destacan linalool, benzil acetato,
benzil salicilato y benzil benzoato, con trazas de cedrol, miristicina, cupereno,
thujopseno, β-cariofileno, α-gurjuneno, y-terpinol, metilsalicilato, y 4-terpinol
(Sacchetti et al., 2005). Por su parte, los extractos de la corteza son ricos en o-
metilmoscatolina, liriodenina y ácido 3,4-dihidrozibenzoico (Rahman et al., 2005).
En el caso del romero (R. officinalis), la toxicidad fumigante de su aceite esencial
es altamente efectiva contra T. castaneum (Ahmadi et al., 2007) y A. obtectus
(Regnault-Roger, 1997), debido a la presencia de 1,8-cineol y alcanfor (Zaouali et
al., 2010).
De la misma forma, el aceite esencial de naranja puede repeler el 80% de la
población de gorgojos de la especie Acanthoscelides obtectus (Say) con
31
concentraciones de 0,01 mL/mL de fumigación (Papachristos y Stamopoulos,
2002).
Con relación a la hierba limón son diversos los estudios que se han hecho
confirmando su actividad insecticida y repelente. Por ejemplo, el aceite esencial de
C. citratus ha reportado actividad insecticida importante frente a A. obtectus, T.
castaneum, y S. oryzae (principalmente mortalidad por contacto) (Padin et al.,
2000), así como también contra termitas (Odontotermes obesus) (Gupta et al.,
2011) y mosquitos (Aedes aegypti L.), en los cuales se han alcanzado valores
repelentes del 50%, para soluciones con aceite esencial al 1% v/v y preparaciones
en forma de crema al 15% v/p, en un lapso de 2 a 3 horas (Oyedele et al., 2002).
El aceite esencial de C. citratus ha demostrado ser un eficaz repelente (72 a 90%
de índice de repelencia) contra Brevicoryne brassicae L. en cultivo de repollo
(Brassica oleracea L. var. capitata) (Ricci et al., 2002). Igualmente, extractos
acuosos de C. citratus, usando propilenglicol y lecitina de soya como
emulsionantes, han resultado ser bastante efectivos como repelentes contra el
pulgón ruso del trigo (Diuraphis noxia Kurdj.), tanto para la técnica de
pulverización (66,07%), como de impregnación de papel (74,33%), alcanzando
valores de repelencia del 89% a concentraciones superiores (Ricci et al., 2006).
Los compuestos orgánicos relacionados con las actividades insecticidas,
repelentes, antibacteriales, antimicóticas, entres otras, están dentro de los grupos
alcaloides, taninos y glicósidos (Adegoke y Odesola, 1996). Sin embargo, siendo
más específicos los principales componentes engloban: citral (77,8%
aproximadamente), limoneno, trazas de eucaliptol, geraniol, 6-metil-5-hepten-1-
eno, geranil acetato, canfeno (Gupta et al., 2011), citronelal, borneol, neral,
geranial, neril acetato, y z-cariofileno (Tzortzakis y Economakis, 2007).
32
El tarragón mexicano (Tagetes lucida) tiene amplias aplicaciones en América
Latina debido a sus propiedades plaguicidas y nematocidas. Por ejemplo, la
combustión de la planta se utiliza artesanalmente en las zonas rurales de México
para la fumigación de casas y corrales infestados con pulgas, y para ahuyentar
moscas y mosquitos, Culex sp., Aedes sp., Anopheles sp. (Diptera: Culicidae)
(Villavicencio-Nieto et al., 2010). De hecho, la actividad repelente contra mosquitos
es la más importante, y la que ha sido estudiada en mayor extensión: Compuestos
orgánicos aislados de los aceites esenciales de la planta son altamente efectivos,
por ejemplo, el 5E-ocimenoneno a 40 ppm es efectivo contra larvas de A. aegypti
en 24 horas, y las fracciones de etil acetato con éter de petróleo fueron tóxicas
(LD50) en contra de larvas de A. stephensi (entre concentraciones de 43 y 58
ppm). De la misma forma, la actividad nematocida de aceites esenciales de raíces
de Tagetes es considerable frente a M. javanica, M. arenaria, Heterodera
rostochiensis, Ditylenchus dipsaci, y Anguina tritici (Vasudevan et al., 1997).
Los compuestos que mayor repercusión tienen en las propiedades insecticidas,
repelentes, nematocidas, y farmacológicas de Tagetes lucida, son terpenoides,
flavonoides, alcaloides, poliacetilenos y ácidos grasos, de los cuales, los
compuestos que contienen los tieniles (α-tiertenil) y terpenos (linalool, el más
importante, estragol, metileugenol, β-ocimeno, limoneno, cariofileno, piperitona y
piperitoneno) han sido los más profundamente investigados (Vasudevan et al.,
1997).
Para finalizar, es importante destacar el papel del Tribolium castaneum (Herbst),
como modelo para estudios de actividad repelente o insecticida. En cuanto a la
actividad tóxico-fumigante, destacan los aceites esenciales de:
Eupatorium boniifolium, Eupatorium inulaefolium, y Eupatorium arnotti
(mortalidad de 98%, después de 24 horas de exposición a concentración de
0,212 mg/cm2) (Lancelle et al., 2009.
33
Laurelia sempervirens (Toxicidad de contacto, LD50 = 39-44 µg/mg de insecto,
y toxicidad fumigante, LD50 = 1,6-1,7 µL/L de aire), y Drimys winteri (Toxicidad
de contacto, LD50 = 75-85 µg/mg de insecto, y toxicidad fumigante, LD50 = 9-
10,5 µL/L de aire) (Zapata y Smagghe, 2010).
Evoida rutaecarpa Hook f. et Thomas (Toxicidad de contacto, LD50 = 0,118
µg/mg de peso de insecto, y toxicidad fumigante, LD50 = 11,7 µg/L de aire) (Liu
y Ho, 1999).
Artemisia scoparia (LD50 = 2,05 µL/L de aire, y 100% de mortalidad luego de 9
horas de exposición a concentración de 556 µL/L de aire) (Negahban et al.,
2006), y Artemisia vulgaris (Mortalidad en adultos del 74 y 100%, a
concentraciones de 4,0 µL/mL y 8,0 µL/mL, respectivamente) (Wang et al.,
2006).
Alpinia conchigera (LD50 = 73 µL/L de aire, en adultos, luego de 48 horas de
exposición) (Suthisut et al., 2011).
Mentha × piperita L. (LD50 = 25,8 µL/L de aire y LD95 = 33,1 µL/L de aire, por 24
horas), y Mentha spicata (LD50 = 35,6 µL/L de aire y LD95 = 51,5 µL/L de aire,
por 24 horas) (Lee et al., 2002), Mentha microphylla K. Koch (LD50 = 4,51 µL/L
de aire, por 72 horas) (Mohamed y Adbelgaleil, 2008), y Mentha viridis (L.)
(Mortalidad del 100% a concentración de 0,75%) (Al-Jabar, 2006).
Vitex pseudo-negundo (Hausskn.) (LD50 = 47,27 µL/L de aire, y mortalidades
mayores al 50% luego de 10 horas, y del 100% después de 12-16 horas, a
concentraciones superiores a 185,2 µL/L de aire) (Sahaf et al., 2008).
Centaurium erythraea y Peganum harmala (mortalidades de 63 y 58%
respectivamente, en contra de larvas después de 10 días de exposición)
(Jbilou et al., 2007).
34
Rosmarinus officinalis (LD50 = 7,8 µL/L de aire), Citrus × limon (LD50 = 16,2
µL/L de aire), Pimenta racemosa (LD50 = 17,8 µL/L de aire), Citrus auratifolia
(LD50 = 17,9 µL/L de aire), Foeniculum vulare (LD50 = 25,9 µL/L de aire), Pinus
syvestris (LD50 = 27,0 µL/L de aire), Pimpinella anisum (LD50 = 30,9 µL/L de
aire), Maleleuca alternifolia (LD50 = 36,0 µL/L de aire), y Piper nigrum (LD50 =
87,6 µL/L de aire) (Lee et al., 2002).
Elletaria cardamomum (Toxicidad de contacto de LD50 = 52 µg/mg y LD95 = 137
µg/mg, y toxicidad fumigante de LD50 = 1,59 mg/cm2 y LD95 = 2,76 mg/cm2,
luego de 24 horas de exposición) (Huang et al., 2000).
Myristica fragrans (Toxicidad de contacto en adultos, LD50 = 18 mg/cm2,
toxicidad fumigante en adultos, LD50 = 7,7 mg/cm2) (Huang et al., 1997).
Allium sativum L. (LD50 = 1,32 y LD95 = 1,86, en adultos) (Ho et al., 1996), e
Illicium verum (Mortalidad del 100% a concentración de 0,96 g/mL) (Ho et al.,
1995).
Eucalyptus nicholii (LD50 = 13,7 µL/L de aire y LD95 = 17,5 µL/L de aire),
Eucalyptus codonocarpa (LD50 = 18,2 µL/L de aire y LD95 = 19,6 µL/L de aire),
Callistemon sieberi (LD50 = 17,4 µL/L de aire y LD95 = 20,3 µL/L de aire),
Maleleuca fulgens (LD50 = 14,1 µL/L de aire y LD95 = 17,6 µL/L de aire),
Eucalyptus blakelyi (LD50 = 15,5 µL/L de aire y LD95 = 19,6 µL/L de aire), y
Maleleuca armillaris (LD50 = 13,7 µL/L de aire y LD95 = 16,5 µL/L de aire) (Lee
et al., 2004).
Cinnamomum aromaticum (Toxicidades de contacto de LD50 = 0,074 mg/cm2,
en adultos, y LD50 = 0,196 mg/cm2, para larvas de 10 días, y, toxicidades
fumigantes de LD50 equivalentes a 0,03, 0,05, 0,088, y 0,09, para adultos, y
larvas de 10, 14 y 18 días respectivamente) (Mondal y Khalequzzaman, 2006).
35
Ahora, con referencia a la actividad repelente, es posible destacar los siguientes
aceites esenciales provenientes de:
Eupatorium boniifolium y Eupatorium inulaefolium (0,056 y 0,141 g/cm2)
(Lancelle et al., 2009).
Laurelia sempervirens (Repelencia mayor al 90% luego de 4 horas de
exposición a una concentración de 0,032 µL/cm2, tanto de aceites extraídos de
hojas como de corteza), y Drimys winteri (Repelencia mayor al 90% luego de 4
horas de exposición a concentraciones de 0,20 µL/cm2, para aceites de hojas,
y 0,12 µL/cm2, para aceites de corteza) (Zapata y Snagghe, 2010).
Origanum vulgare L. (Repelencia del 98% en adultos a concentración de 0,03
mg/cm2) (Kim et al., 2010).
Evoida rutaecarpa Hook f. et Thomas (Repelencia mayor al 85% durante 5
horas a concentración de 0,28 µg/cm2) (Liu y Ho, 1999).
Artemisia scoparia (Repelencia mayor al 50% a concentraciones de 0,2
µL/alimento tratado, y mayores a 77% a concentraciones de 4,0 µL/alimento
tratado) (Negahban et al., 2006), y Artemisia vulgaris (Repelencia del 100% a
concentraciones de 1,0 µL/mL) (Wang et al., 2006).
36
6. METODOLOGÍA
El diseño metodológico de esta investigación está basado en ensayos in vivo en
los que se evaluó la actividad repelente de los aceites esenciales extraídos de las
especies Cymbopogon citratus (GRbgV02E) y Lippia origanoides (VEbgV07E) y
para la evaluación de los ensayos de mortalidad de los aceites esenciales de
Cymbopogon citratus (GRbgV01E) y Eucalyptus citriodora (MYbgV01E).
Para el trabajo se desarrollaron las siguientes etapas:
6.1 RECOLECCIÓN DE MUESTRAS Y ADECUACIÓN DE LOS INSECTOS A
CONDICIONES DE LABORATORIO.
Para los bioensayos fué utilizada la especie T. castaneum (Herbst), la cual se
obtuvo de alimento infestado por el gorgojo en locales mayoristas localizados en el
mercado de Bazurto de la ciudad de Cartagena, Bolívar. Estas muestras de
insectos fueron adecuadas en el laboratorio de Toxicología Ambiental de la
Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Cartagena, bajo las
siguientes condiciones: temperatura ambiental de 26 ± 2 °C, con una humedad
relativa de 70 a 85%, y un régimen de 10:14 horas de luz:oscuridad (Nerio et al.,
2009, Olivero et al 2009, Caballero, et al 2011.).
6.2 OBTENCIÓN DE ACEITES ESENCIALES
Para la realización de los ensayos fueron utilizados aceites esenciales
suministrados por el Centro Nacional de Investigaciones para la
Agroindustrialización de Especies Vegetales Aromáticas y Medicinales Tropicales
– CENIVAM). Estos aceites fueron almacenados bajo temperatura de refrigeración
hasta su utilización en la realización de los experimentos.
37
6.3 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD REPELENTE DE LOS ACEITES
ESENCIALES
La actividad repelente de los aceites esenciales fue evaluada a través del método
del área de preferencia descrito por Tapondjou et al., 2005, utilizando hojas de
papel filtro de 9 cm y aplicando 0.5 mL de aceite esencial en el área tratada. Las
concentraciones escogidas para evaluar la actividad repelente fueron: 0.0001,
0.001, 0.01, 0.1 y 1%. Fue posible determinar la actividad repelente de 2 aceites
esenciales después de 2 y 4 horas de exposición.
El resumen de las condiciones recomendadas para las pruebas de actividad
repelente de los aceites esenciales frente a insectos de Tribolium castaneum
(Herbst) aparece en la siguiente tabla (Tabla 1.).
Tabla 1. CONDICIONES PARA DESARROLLO DE PRUEBA DE REPELENCIA
Parámetros Condición
Tipo de ensayo Repelencia por el método del área de preferencia.
Iluminación Oscuridad
Temperatura. 26 ± 2 ºC.
Humedad relativa 70-85%
Recipientes Cajas de Petri.
Número de réplicas 3 para cada concentración de aceite esencial
Material biológico Insectos adultos de Tribolium castaneum (Herbst)
Condiciones de los
insectos
Seleccionar los insectos con cuidado para evitar
que se dañen algunas de sus partes.
Disolvente Acetona
Duración de la prueba 24 horas
Control negativo Acetona
38
6.4 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD INSECTICIDA DE LOS ACEITES
ESENCIALES
En la determinación de los porcentajes de mortalidad, la actividad insecticida
fueron evaluados los aceites esenciales Cymbopogon citratus (GRbgV01E) y
Eucalyptus citriodora (MYbgV01E), frente a la especie de insectos: Rhizopertha
dominica, debido a que la especie Tribolium castaneum (Herbst) ya ha sido
reportado.
La actividad insecticida se evaluó mediante el método de impregnación de papel,
de acuerdo con lo reportado por Tapondjou, et al 2005. El aceite esencial diluido
de igual forma que en la sección anterior, 1ml de disolvente o aceite diluido fue
impregnado en una hoja de papel filtro sobre el cual fueron colocados. Se evaluó a
concentraciones de 1, 2,3 y 4% .
El solvente se dejó evaporar durante 10 minutos. Cada papel filtro se colocó
dentro de una caja de Petri de vidrio de 9 cm de diámetro. Luego de transcurrido el
tiempo de evaporación, se liberaron 20 insectos adultos, con ayuda de un vial, y
se taparon las cajas inmediatamente.
Los gorgojos se mantuvieron en condiciones de oscuridad continua, con una
temperatura de 26±2 °C y una humedad relativa de 70-85%. El número de
insectos muertos se registró a las 24, 48, 72, 96 y 120 horas de exposición.
Asimismo, para cada concentración de aceite esencial se llevaron a cabo 5
réplicas.
39
7. RESULTADOS
7.1 ACTIVIDAD REPELENTE
Además de los porcentajes de repelencia, fueron halladas las dosis de aceite
esencial capaces de repeler el 50% de los insectos. De acuerdo a esto, los
mejores aceites son: Cymbopogon citratus (GRbgV02E) y Lippia origanoides
(VEbgV07E) con RD50 a 2 horas de exposición de 0.00021 (0.00097-0.00004) y
<0.0001%, respectivamente. Los resultados de los porcentajes de repelencia se
encuentran en la tabla No. 2.
Tabla 2. Porcentajes de Repelenciaa obtenidos para 6 aceites esenciales frente a Tribolium castaneum a diferentes tiempos exposición.
Aceite
Esencial
Concentración
(% v/v)
% Repelencia según tiempo de Exposición
2 horas 4 horas
Cymbopogon
citratus
(GRbgV02E)
0.0001 44±12* 44±27
0.001 66±16* 72±17*
0.01 64±16* 70±8*
0.1 94±2* 96±2*
1 100±0* 100±0*
RD50(%v/v) 0.00021(0.00097-0.00004) 0.00011(0.00056-0.00002)
Lippia alba
(VEbgV06E)
0.0001 -10±26 -36±16**
0.001 18±29 16±20
0.01 64±7** 60±8**
0.1 84±9** 84±12**
1 96±2** 86±2**
RD50(%v/v) 0.00967(0.02110-0.00443) 0.01805(0.03616-0.00900)
IR3535
0.0001 2±8 4±22
0.001 16±9** -6±18
0.01 54±12** 50±5**
0.1 60±13** 40±11**
1 78±5** 75±8**
RD50(%v/v) 0.01050(0.03286-0.00335) 0.01572(0.04138-0.00597)
Los resultados son presentados como la media ± error estándar de 4 réplicas.
* Existe diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre el número de organismos en las áreas tratadas y no tratadas.
40
Al comparar los porcentajes de repelencia conseguidos entre 2 y 4 horas de
exposición, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas, sin
embargo, existe una leve tendencia a la disminución de la actividad repelente con
el aumento del tiempo de exposición, prueba de esto es el aumento en los valores
de RD50, este hecho puede ser atribuido a la alta volatilidad de los metabolitos
presentes en los aceites.
7.2 MORTALIDAD
Fue evaluada la mortalidad de dos aceites esenciales frente a la especies de
insecto: Rhizopertha dominica. Los porcentajes de mortalidad medidos cada 24
horas por 5 días, son mostrados en la Tabla 3
Tabla 3. Porcentajes de mortalidad de las dos especies expuestas a los
aceites esenciales por 5 días.
Aceite [AE] (%
v/v)
Tiempo de exposición (h)
Esencial 24 48 72 96 120
Cymbopogon 0 0±0 0±0 2±2 2±2 3±3 citratus 1 0±0 0±0 3±2 3±2 5±0
(GRbgV01E) 2 0±2 2±2 2±2 8±2 22±6
3 72±3 77±6 78±7 78±7 80±6
4 100±0 100±0 100±0 100±0 100±0
Eucalyptus 0 0±0 0±0 0±0 2±2 2±2 citriodora 1 2±2 2±2 2±2 5±3 10±5
(MYbgV01E) 2 8±2 8±2 12±2 17±4 20±3
3 100±0 100±0 100±0 100±0 100±0
4 100±0 100±0 100±0 100±0 100±0
41
Los dos aceites esenciales evaluados provocaron la mortalidad de al menos el
50% de los insectos durante las primeras 24 horas de exposición a una
concentración del 4%(v/v) en aceite, siendo tóxica para la especie Rhizopertha
dominica. Además el aceite Eucalyptus citriodora (MYbgV01E), se logró la
mortalidad del 100% de los organismos durante las primeras 24 horas de
exposición a una concentración del 3% en el aceite.
En las figuras 1 y 2, son graficados los porcentajes de mortalidad Vs
concentración de aceite esencial con cada una de las especies utilizadas.
Figura 1. Porcentaje de mortalidad de Rhizopertha dominica expuesto a Eucalyptus citriodora (MYbgV01E) por 5 días
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140
Tiempo de exposición (h)
% M
ortalid
ad 0%
1%
2%
3%
Figura 2. Porcentaje de mortalidad de Rhizopertha dominica expuesto a Cymbopogon citratus (GRbgV01E) por 5 días
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140
Tiempo de exposición (h)
% M
ortalid
ad
0%
1%
2%
3%
4%
42
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES
Luego de la evaluación de las actividades repelente e insecticida de los aceites
esenciales sobre Tribolium castaneum (Herbst) y Rhizopertha dominica se
pueden sacar las siguientes conclusiones:
El aceite esencial de Cymbopogon citratus (GRbgV02E) muestra un potencial
como repelente, ya que tiene una respuesta a las 2 horas en una
concentración del 1% los insectos son capaces de repeler hasta el 100%.
En la actividad repelente, al comparar los porcentajes de repelencia
conseguidos entre 2 y 4 horas de exposición, no se encontraron diferencias
estadísticamente significativas, sin embargo, existe una leve tendencia a la
disminución de la actividad repelente con el aumento del tiempo de exposición.
Para la especie Rhizopertha dominica, los aceites esenciales evaluados, en la
actividad e insecticida, provocan mortalidad durante las 24 horas de
exposición a una concentración del 4% v/v, donde el aceite Eucalyptus
citriodora (MYbgV01E) se logra la mortalidad del 100% de los organismos a
las 24 horas de exposición a una concentración del 3%, convirtiéndose como
un potencial toxico para esta especie.
43
8.2 RECOMENDACIONES
De este trabajo de investigación se presentan las siguientes recomendaciones:
Evaluación de la repelencia en lapsos de tiempos mayores a las 4 horas, de tal
manera que pueda determinarse su comportamiento con el tiempo.
Realización de estudios más detallados donde se determine la composición de
los aceites esenciales usados.
Consideración de mezclas de los aceites esenciales, para comprobar si así
poseen mayores efectos repelentes o insecticidas. Asimismo, también puede
considerarse su mezcla con otros aceites esenciales y aumentar así la sinergia
entre los componentes de los mismos.
Realización de ensayos con otras especies de insectos, así mismo el desarrollo con otras metodologías reportadas en estudios.
44
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