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INSTITTUTO POLITÉCNICO NACIONAL Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Unidad Oaxaca MAESTRÍA EN CIENCIAS EN CONSERVACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS NATURALES (INGENIERÍA DE PROCESOS) Caracterización del Perfil de Ácidos Grasos del Aceite de Emú ( Dromaius novaehollandiae ) T e s i s Que para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS Presenta: Ana María Pineda Reyes Dirigida por: Dra. Lilia Leticia Méndez Lagunas Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca. Diciembre de 2010

Aceite de Emu (Tesis IPN)(1)

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1 INSTITTUTO POLITCNICO NACIONAL Centro Interdisciplinario de Investigacin para el Desarrollo Integral Regional Unidad Oaxaca MAESTRA EN CIENCIAS EN CONSERVACIN Y APROVECHAMIENTODE LOS RECURSOS NATURALES (INGENIERA DE PROCESOS) Caracterizacin del Perfil de cidos Grasos del Aceite de Em (Dromaius novaehollandiae) T e s i s Que para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS Presenta: Ana Mara Pineda Reyes Dirigida por: Dra. Lilia Leticia Mndez Lagunas Santa Cruz Xoxocotln, Oaxaca. Diciembre de 2010 Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 1 R E S U ME N G E N E R A LEl aceite de em es un valioso recurso para la industria farmacutica y cosmtica, debido a sus propiedades particulares relacionadas con efectos potenciales sobre la salud y ventajas teraputicas.Suimportancia,derivadelafuncionalidadqueestepuedeconferir,porsus caractersticasqumicasyestructurales,quedependendelacomposicinyproporcinde los cidos grasos presentes en el aceite.ElemenMxicoescriadosobretodoparalacomercializacindelacarne,mientras que en Norte Amrica es criado principalmente para la obtencin de aceite, sin embargo, se sabemuypocosobresucomposicin,lacualesprobablequepuedavariarporfactores comolaalimentacindelanimaloenfuncindelmtododeextraccin.Enelao2000, fueintroducidoexitosamenteenlosestadosdeCoahuila,HidalgoyNuevoLen,pero tambin hay otros estados como Oaxaca, donde se ha desarrollado su reproduccin. Laextraccindelaceitedeeminvolucraelusodesolventesolaaplicacindecalor, dondelatemperaturaesunfactorcrticoparasucomposicinylossolventesgeneran diversosinconvenientesporsuuso.Lacomposicindelaceitedeem,hasidoreportada paraextraccionesconsolventesatravsdecromatografadegases.Noencontrando reportesrelacionadosconotrosmtodosdeextraccin,ascomoreportesdesu composicin a travs de otras tcnicas espectroscpicas.Alnoexistirunmtodoestandarizado,paralaextraccindelaceitedeemy considerandoqueexistenfactoresquepuedenvariarsucomposicin,sedesarrolladoel presente trabajo, con el objetivo de caracterizar el perfil de cidos grasos del aceite de em, provenientedeemscriadosenMxico,yextradoatravsdemtodossinelusode solventes.Losmtodosevaluadosenalgunoscasos,utilizarontemperaturasmoderadas, para minimizar una posible degradacin en la composicin original, as mismo se evaluaron mtodos modernos a travs de microondas y bao ultrasnico, ambos tambin sin el uso de Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 2 solventes.Elaceiteobtenido,fueanalizadoatravsdealgunaspropiedadesfsicas,y caracterizado por tcnicas espectroscpicas como FT-I R, UV-Vis y GC-MS.Losmtodosevaluados,mostraronlafactibilidaddeobteneraceitedeem,de propiedadesfsicassimilaresaloreportadoenbibliografa,observandoelmayor rendimiento de extraccin, en el mtodo de bao ultrasnico. LaespectrometraFT-I RyUV-Vis,permitiobservaratravsdelosespectros,la presenciadebandascaractersticasasociadasalosenlaces,delosgruposfuncionales principales de un aceite, los cuales, no mostraronalgn dao estructural por la temperatura olainteraccinconeloxigenodelaire,entreotros.Loscidosgrasosidentificadospor GC-MS fueron, palmtico (C16:0), palmitoleico (C16:1), esterico (C18:0), oleico (C18:1), linoleico (C18:2), linolenico (C18:3) y eicosenoico (C20:1).Elanlisisdelosperfilesentres,mostraronsimilitudensucomposicinyproporcin no significativas, observando que en el caso del cido linoleico, se encontraron diferencias significativas,encomparacinconlasmuestrasdereferenciayconloreportadoen bibliografa. Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). A B S T R A C T G E N E R A LEmu oil is a valuable resource for pharmaceutical and cosmetic industries because of their special properties related to potential health effects and therapeutic benefits. Its importance stemsfromthefunctionalitythatitcanconfer,bytheirchemicalandstructural characteristics, which depend on the composition and proportion of fatty acids in the oil. TheemuinMexicoisbeingrearedmainlyforthemarketingofmeat,whileinNorth America is grown mainly for oil extraction, however, little is known about its composition, whichislikelytovarybyfactorssuchasanimalfeedordependingonthemethodof extraction.In2000,wassuccessfullyintroducedinthestatesofCoahuila,Hidalgoand Nuevo Leon, but other states like Oaxaca, where it has developed its reproduction recently. Theemuoilextractioninvolvestheuseofsolventsorheatapplication,wherethe temperature is a critical factor for the solvent composition and generates several problems for its use. The composition of emu oil has been reported for solvent extraction by gas chromatography. Finding no other reports related to extraction methods, as well as reports of its membership through other spectroscopic techniques. As there is no standardized method for extraction of emu oil and considering that there are factorsthatcanchangeitscomposition,thisworkwasdevelopedwiththeaimof characterizing the fatty acid profile of emu oil, emus reared from in Mexico, and extracted by methods without the use of solvents. The methods evaluated in some cases, moderate temperaturesusedtominimizepossibledegradationintheoriginalcompositionandthe same modern methods were evaluated by microwave and ultrasonic bath, both also without the use of solvents. The oil obtained was analyzed through some physical properties, and characterizedbyspectroscopictechniqueslikeFT-IR,UV-VisandGC-MS. 1 Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 2 Themethodsevaluatedshowedthefeasibilityofobtainingemuoil,physicalproperties similar to those reported in literature, noting the highest yield of extraction in ultrasonic bath method. The FT-IR spectroscopy and UV-Vis, allowed observing through the spectra, the presence of characteristic bands associated with the links, the main functional groups of an oil, which showednostructuraldamageortemperatureinteractionwithoxygenintheair,among others. Fatty acids identified by GC-MS were palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), stearic (C18:0), oleic (C18: 1), linoleic (C18: 2), linolenic (C18:3) and eicosenoic (C20: 1). The profiles were analyzed together, showed similarity in composition and proportion isnt significant,notingthatinthecaseoflinoleicacid,significantdifferencescomparedto reference samples with those reported in literature. A GR A DE C I M I E NT OSAlConsejoNacionaldeCienciayTecnologa(CONACYT)porelapoyoeconmico otorgado durante mis estudios de maestra. AlCentroInterdisciplinarioparaelDesarrolloIntegralRegional(CIIDIR),IPN-Unidad Oaxaca,porlaoportunidadbrindadaenmidesarrolloprofesional,enespecialalaDra. Lilia Leticia Mndez Lagunas. Al Instituto Politcnico Nacional (IPN) por permitirme utilizar su infraestructura durante el desarrollodelpresentetrabajo,porsusprogramasdeapoyoeconmicos,Programa Institucional de Formacin de Investigadores (PIFI) y Comisin de Operaciones y Fomento de Actividades Acadmicas (COFAA). AlaEscuelaSuperiordeIngenieraQumicaeIndustriasExtractivasdelIPN(ESIQUIE), laboratorio Qumica Analtica, por permitirme utilizar susinstalaciones durante el proceso deextraccin;allaboratoriodeInvestigacindeNanotecnologaporlasfacilidades prestadas para la realizacin de las pruebas fsicas y en especial al laboratorio de Catlisis y MaterialesporpermitirmerealizarlaspruebasinstrumentalesatravsdelapoyodelDr. Miguel ngel Valenzuela, quien en momentos crticos me brindo su apoyo y comprensin.AEspacioComndeEducacinSuperior(ECOES),porlasfacilidadeseconmicas otorgadas durante mi estancia de investigacin en el periodo agosto-diciembre 2009.AlaUniversidadAutnomadeChihuahua(UACH),porelapoyobrindadodurantemi estancia de investigacin, en especial al Dr. Ral Len Hernndez Ochoa. AlaUniversidadVeracruzanaporhabermerecibidoensusinstalaciones,dondepude revisarelprocesodederivatizacinatravsdelapoyodelaDra.RosaIselaGuzmn Gernimo. AlproductorJosManuelDeLeoBlanco,propietariodelagranjadeemenSanJuan Bautista la Raya, Xoxocotln, Oaxaca, por su apoyo en la obtencin de grasa de em, para la elaboracin de pruebas preliminares. DE DI C A T OR I A S Desearaescribirelnombredecadaunadelas personasaquieneslesdedicoelpresentetrabajo,por quehicieronposiblesuculminacin,noobstante,los llevareacadaunotatuadosenmicorazn,soloque, sera imposible no plasmar el nombre dea quien leestoyinfinitamenteagradecidaporpermitirmeexistir y por permitir que existiera. Con todo mi amor y respeto Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandiae). i N D I C Endice...i ndice de figuras...ii ndice de tablas..............................iii Introduccin general-..............................1 Captulo I.Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes.......5 Captulo II. Aplicacin de tcnicas espectroscpicas en el anlisis de aceite de em30 CaptuloIII.Anlisisdelperfildecidosgrasosdelaceitedeemporcromatografa de gases acoplada a la espectrometra de masas...........44 Conclusiones generales...73 Recomendaciones generales....................74 Bibliografa general...75 Anexos.............77 ArtculoEvaluationofEmuOil.Extractionmethodandtheireffectsonphysicaland Rheological behavior.100 Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandiae). ii I N D I C E D E F I G U R A SCaptulo I. ........... 6 Captulo II..........37 Captulo III.........53 Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandiae). iii N D I C E D E T A B L A SCaptulo I.........19 Captulo II.........37 Captulo III.......53 Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 1 I N T R O D U C C I N G E N E R A LDesde pocas antiguas, el aceite de em, ha sido utilizando en la curacin y cicatrizacin de heridas, as como en el control o alivio de dolores reumticos de varios msculos [1]. El aceitedeemesextradodelagrasadelosdepsitosadipososdelem;encomparacin con otras aves consideradas dentro del mismo grupo como el avestruz y el and, posee una proporcin superior de tejido graso [2]; antiguamente fueron conocidas como grupo de aves corredorasoratites[3].Elemesconsideradoentrelosgranjeroscomounabuena alternativa para su reproduccin en cautiverio [4]. EnMxico,hasidointroducidoexitosamenteenCoahuila,HidalgoyNuevoLen[5], sin embargo hay otros estados, como Oaxaca, donde se ha desarrollado su reproduccin. Dentrodelosprincipalesproductosobtenidosdelacradelem,seencuentrala comercializacin del aceite en el campo farmacutico y cosmtico, sin embargo, en Mxico en su mayora son criados para la comercializacin de la carne, en cuanto al aceite, se sabe muy poco al respecto, as como de su composicin, la cual es probable que puede variar en funcin de algunos factores, como el mtodo de extraccin [6], la alimentacin, entre otros, aunque este ltimo no se ha estudiado en profundidad [7].Como todos los aceites, est constituido predominantemente de esteres de glicerina con cidos grasos, llamados triacilglicridos [8]. Son compuestos bioactivos insolubles en agua, pero solubles en disolventes, sus propiedades fisicoqumicas dependen del tipo y contenido decidosgrasos(perfildecidosgrasos).Dichoscompuestossonextradosdelafase slida(grasa),atravsdemtodostradicionalescomolaaplicacindecaloryelusode solventes,esteltimoesmuyutilizadoporsualtorendimientoysufactibilidadenla extraccin total de lpidos [9].El perfil de cidos grasos es un factor importante en la calidad del aceite de em, en la actualidad la mayora de las referencias cientficas estn relacionadas con el estudio de los Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 2 cidos grasos de ems criados en Australia, Estados Unidos y Canad, extrados con el uso de solventes.Los trabajos publicados acerca de la composicin de este aceite, son escasos [2],entrelosqueseencuentrandisponibles,sereportaquelacomposicindelaceitede em est formada casi de un 100% de triacilglicridos, sin embargo, puede variar durante el proceso de obtencin, modificando su estructura original.Losmtodosdeextraccintradicionales,utilizanlaaplicacindecaloroelusode solventes.Enamboscasos,sepuedenpresentandiversosinconvenientes,comoelusode temperaturas elevadas para ablandarel tejido adiposo, permitiendoas la salida del aceite; latemperaturaesunfactorcrticoparalacomposicinyproporcindeloscidosgrasos, loscualespuedensufrirreaccionesdedegradacin,comooxidacineisomerizacin, alterandolacomposicinoriginal.Porsuparteelusodesolventesesperjudicialparael medio ambiente, as como en su manejo durante el proceso [10]. Alnoexistirunmtodoestandarizadoparalaextraccindelaceitedeemy considerando que es ms susceptible a la descomposicin en comparacin con otro tipo de grasas de origen animal, seevaluaron diversos mtodos sin el uso de solventes, utilizando condiciones moderadas de temperatura y una exposicin mnima al aire, como alternativas para minimizar un posible dao en la composicin original del aceite; evaluando mtodos a travsdediferentescondicionesdeproceso.TodoestodescritoenelcaptuloI,titulado Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes.Unaformarpidadecaracterizarlosextractosobtenidosdelagrasadeem,fue aplicandotcnicasinstrumentalescomolaespectroscopainfrarrojaylaespectroscopa ultravioleta-visible,permitiendoelestudiodelaestructuradelosextractosysusposibles cambiosporefectodelostratamientos[12].Losresultadosobtenidos,sepresentanenel captuloII,tituladoAplicacindetcnicasespectroscpicasenelanlisisdeaceitede em. Latcnicaampliamenteutilizadaparalaidentificacindecidosgrasos,hasidola cromatografadegasesacopladaalaespectrometrademasasGC-MS,requiriendo Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 3 previamenteladerivatizacindeloscidosasusesteresmetlicos,debidoaquesonmuy polares y poco voltiles, dificultando su anlisis. La asociacin de GC-MS dio lugar a una tcnicacombinadaquepermitelaseparacineidentificacindemezclascomplejasde manerainequvoca[13].PresentandolosresultadosenelcaptuloIII,tituladoAnlisis delperfildecidosgrasosdelaceitedeemporcromatografadegasesacopladaa espectrometra de masas. Lo antes mencionado permiti establecer en el presente trabajo la siguiente hiptesis la composicin y proporcin del perfil de cidos grasos del aceite de em vara dependiendo del proceso de extraccin, contrastndolacon el objetivo general Caracterizar el perfil de cidos grasos del aceite de emprovenientedediferentesmtodosde extraccin sin el uso de solventes para evaluar el efecto en la composicin y proporcin del aceite, del cual se desprendieron los siguientes objetivos especficos: 1.Extraer aceite de em a travs de diversos mtodos sin el uso de solventes, as como con el uso de solventes.2.Determinarpropiedadesfsicasenelaceitecrudo(color,densidadendicede refraccin).3.Evaluar el aceite crudo por espectrometra infrarroja y ultravioleta visible. 4.IdentificaryanalizarelperfildecidosgrasosdelaceitecrudoporGC-MS, incluyendo muestras comerciales (testigo), comparando los perfiles entre s.La metodologa utilizada en el presente trabajo, comprendi tres etapas importantes, que permitieron caracterizar el perfil de cidos grasos del aceite de em, concernientes a: a)Extraccin del aceite, determinando algunas propiedades fsicas. b)Caracterizacin rpida a travs de la espectrometra infrarroja y ultravioleta-visible. c)Caracterizacinporcromatografaacopladaalaespectrometrademasas,previa preparacin de los extractos, que consisti en la derivatizacin de los cidos grasos. Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 4 Elaceitefueextradodelagrasadelempordeshidratacinydigestin,ascomoa travsdelusodemicroondasyondasultrasnicas.Todosellospermitieronlasalidadel extracto, a travs del dao provocado en la pared celular. La deshidratacin fue a travs de unbaomaraasistidoconvacioyenunrotavapor,ladigestinsellevoacaboporel calentamientodirectoconaguadestilada(mtodotradicionalconocidocomofusin hmeda),ascomo,atravsdeunmicroondasconvencionalyenunbaoultrasnico.El aceite de em, tambin fue extrado con solventes como mtodo de comparacin, por ser el mtodomsestudiadoenlaextraccindeaceitesporsualtorendimientoatemperatura ambiente.Lagrasadeemfueadquiridadedoscriaderos,unaenNuevoLenyotraen Oaxaca,ambasalmacenadas a temperaturas bajas, con la finalidad de evitar reacciones de degradacin.Asmismo,fueronadquiridosaceitesdeemcomercialescomomuestras control, una en Nuevo Len (aceite refinado de importacin) y otra en Oaxaca (aceite crudo nacional).Losextractos(aceitecrudo)obtenidosdelosdiferentesmtodos,fueronanalizadosa travsdealgunaspropiedadesfsicascomoelcolor,ladensidadyelndicederefraccin, debido a que, las propiedades fsicas de los aceites estn muy ligadas a sus triacilglicridos y cidos grasos que los componen; estas pueden variar con base a las tcnicas de obtencin respectoalosvaloresclsicos,porloquesumedidapuedeproporcionaralgunaideaen cuantoasucaracterizacin[14].Estostambinfueronanalizadosporlastcnicasde espectrometrainfrarrojayultravioleta-visible,utilizandolosequipos(MarcaNicolet, modeloNexus470FT-IR),usandounrangoMIRde4000a400cm-1y(MarcaPerkin Elmer, modelo lambda 25), de doble haz con lmpara de deuterio y un rango de longitud de onda de 200-700 nm, respectivamente. PrevioalaidentificacindelperfildecidosgrasosporGC-MS,lasmuestrasfueron derivatizadasconlafinalidaddeconvertirloscidosgrasosensussteresmetlicos correspondientes,loscualessonmsestables,menospolaresymsvoltilesqueelacido graso original, contrifluoroborano-metanol al 14% como agente metilante y catalizador; la tcnica fue la de Guzmn [15], modificada. Caracterizacin del perfil de cidos grasos del aceite de em (Dromaius novaehollandia). 5 Lasmuestrasmetiladas,fueronanalizadosencromatgrafodegasesautosystemXL acopladoaunespectrmetrodemasasTurboMass,ambos(MarcaPerkinElmer).El espectrmetroutilizunafuentedeionizacinde70eVporimpactoelectrnico.Los analitos fueron separados en una columna capilar BPX-70 de 60 m de largo y 0.25 mm de dimetro interior (Marca SGC).La identificacin de los cidos grasos fue comparando los tiempos de retencin de cada pico obtenido del cromatograma TIC con un estndar externo de 37 componentes de metil steresdecidosgrasos(No.47885-U,Supelco,Co),ascomoporelanlisisdelos espectros de masas correspondientes por comparacin con los espectros de la librera de la basededatos(NISTMassSpectralversin1.7)yporelanlisisdelasfragmentaciones abundantes observadas en los espectros.Se utiliz un diseo experimental de un factor aleatorio por duplicado, donde los perfiles de cidos grasos fueron analizados por ANOVA.Lasetapasdelpresenteestudio,fueronestructuradasenformatoartculo,conla finalidad de proporcionar orden y coherencia en los resultados obtenidos en cada etapa que conformaron el trabajo titulado Caracterizacin del perfil de acidos grasos del aceite de em(Dromaiusnovaehollandiae),deloscuales,losresultadosdelcapituloI,fueron aceptados en la revista, European J ournal of Lipid Science and Technology, con numero demanuscritoejlt.201000498,tituladoEvaluationofEmuOil.Extraction methodand theireffectsonphysicalandRheologicalbehavior.Elrestodelosresultados,se encuentran en preparacion para su publicacion. Alfinaldeestetrabajo,semuestranlasconclusionesgeneralesdelosresultados obtenidosdeloscaptulosysurelacinentres,ascomolaverificacindelahiptesis propuesta en el presente estudio. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 5 EXTRACCIN DE ACEITE DE EMSIN EL USO DE SOLVENTES Ana Mara Pineda Reyes 1Centro Interdisciplinario de Investigacin para el Desarrollo Integral Regional UnidadOaxaca Instituto Politcnico Nacional (CIIDIR-IPN Oaxaca). Calle Horno 1003.Santa Cruz Xoxocotlan.C.P. 71230. Oaxaca. Mxico. [email protected] Resumen:Laextraccindeaceitesescomnmenterealizadaconsolventesoa travsdelaaplicacindecalor.Ambosmtodostradicionalesconllevanadiversos inconvenientes.Ladigestindelagrasadeemutilizandoaguadestiladaaebullicin (mtodo convencional o fusin hmeda) y la deshidratacin por calentamiento indirecto atemperaturascontroladasutilizandounbaomarayunrotavapor,ascomo,la aplicacindemtodosmodernoscomoelultrasonidoyelmicroondasnoasistidos, fueronevaluadosparaobteneraceitedeemsinelusodesolventes.Losaceites obtenidospresentaroncaractersticassimilaresenlaspropiedadesfsicasevaluadas.El mayor rendimiento de extraccin fue obtenido a travs del mtodo de bao ultrasnico.Palabras Clave: Aceite de em, extraccin, em, microondas, ultrasnico. Abstract: The oil extraction is commonly performed through the use of solvents or through of direct thermal application. However, both traditional methods lead to several problems.Thedigestionofemusfatusingboilingdistilledwater(traditionalmethod) and indirect heating dehydration at controlled temperatures, using a rotary evaporator in waterbath,andthemodernmethodslikeaultrasonicandmicrowaveunassisted,were evaluatedinemusoilobtainingwithouttheuseofsolvent.Theoilsobtainedwere comparableintheevaluatedphysicalproperties.Thehigheryieldwasobservedinthe ultrasonic method. Key words: Emu oil, extraction, em, microwave, ultrasonic. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 6 1. Introducci n 1.1. Aceite de em Elaceitedeemesconsideradocomounarecetanaturalparaaliviardolores musculares,reumticos,heridas,tratarinflamaciones,atenuarcicatrices,curar quemadurasyenfermedadesdelapiel[1],siendovaloradoextensamenteporserun recursoimportanteparalaindustriacosmticayfarmacutica[2],debidoa,sus propiedadesrelacionadasconlapenetracinenlapielyefectoshidratantes,ascomo, porsuefectopotencialsobrelasalud[3];susventajasteraputicasycosmticasestn relacionadasconlacomposicindelaceitedeem;elcual,provienedelosdepsitos adipososdelem[3].Desdepocasantiguaslosaborgenesnativosycolonosblancos deAustraliafrotabanlagrasaliquidaprovenientedelemparafacilitarlacuraciny cicatrizarheridas,ademsdeemplearseparacontrolaroaliviareldolorreumticode varios msculos [4,5].EltrabajorealizadoporRabascoycol.[6],informodesuefectoantiartrticoe inflamatorioenpruebasrealizadasenratas,ascomodesuspropiedadeshidratantes, entre otros.1.2. El Em ElEm(Dromaiusnovaehollandia.Latham, 1790)esunavenovoladoraoriginariade Australia(Fig.1);susprincipalescaractersticas consistenenserunanimalterrestrecorredor,de alasreducidasyprovistodeabundantesplumas; puedealcanzarunaalturade2mypesar aproximadamente 45 kg; su alimentacin consiste de vegetales e insectos [7].Figura 1. Em. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 7 Segnunreportedelao2000,porelInstitutoNacionaldeEcologaydela SecretaradeMedioAmbienteyRecursosNaturales,estaespeciefueintroducida exitosamente en los estados de Coahuila, Hidalgo y Nuevo Len [8], pero existen otros estados, donde se ha desarrollado su reproduccin, como Oaxaca.Lasavestienencantidadesvariablesdetejidograsobajolapielyensucavidad peritoneal[9],porsuparte,elemposeeunaestructuraelevadadetejidograso, comparadaconotrasavesdelmismogrupocomoelavestruzyeland[2]; antiguamente conocidascomo grupo de aves corredoras o ratites [10]. La recuperacin del aceite contenido en el tejido adiposo de las aves es conveniente en diversos usos [9] como en el campo farmacutico, as como en formulaciones cosmticas [6]. Enlosltimosaos,lareproduccindelemencautiverio,hadadolugaraun crecimientorpidoparalaindustria,convirtindoseenunganadopopularentrelos granjerosquebuscanlaganaderaalternativa[3].Losprincipalesproductosquese obtienendelacradelEmsonparalaindustriarestaurantera:platillosconlacarne (baja en grasas y colesterol), en la industria de pieles: curtido de la piel, cueros de patas ycorporal,enlaindustriasqumicasycosmtica:aceites,finalmenteenartesanas:y joyera: plumas, huevos y uas. Mientras que en Mxico el em es criado principalmente para la comercializacin de lacarne,enNorteAmricaescriadoprincipalmenteparalaobtencindeaceite. Aunquesesabemuypocosobrelacomposicindelaceite,lacualesprobableque puedevariarporlaalimentacin,estoannohasidoestudiadoaprofundidad[6], tambin puede variar en funcin del mtodo de extraccin [11], entre otros. 1.3. Caractersticas del aceite de em Elaceitedeem,comotodoslosaceites,contienenpredominantementesteresde alcoholes trihidroxi con tres molculas de cidos grasos, llamadas triacilglicridos [12]; sonmolculasorgnicascomplejasyprincipalescomponentesdelosaceitesygrasas Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 8 [6,13].Elaceitedeemseencuentracontenidoenlasclulasgrasasenformade pequeas gotas (molculas de triacilglicridos), contenidas a su vez en el tejido adiposo.Lostriacilglicridosseclasificandentrodelgrupodeloslpidossimpleso saponificables o no polares [14] y sus caractersticas fsicas dependen bsicamente de su composicinencidosgrasos[15].Elconceptodeaceiteesempleadoparalas substancias lquidas [12].Belton[16],mencionaronquelaimportanciadelosaceitesderivadela funcionalidadqueestospuedenconferir,debidoasuscaractersticasqumicasy estructurales. Algunos autores reportaron que el aceite de em est formado casi de un 100%detriacilglicridos,locualsignificaraqueesunlpidoneutro[1,17],otros autorescomentanqueesricoencidosgrasospoliinsaturadosyquelosaceites obtenidosdelasratitesparecensersimilaresensucomposicinbsica,predominando los cidos grasos oleico, palmtico, esterico y linoleico [3,17].Losaceitestambincontienenenproporcionesbajasotrassustanciaslipofilicas, como cidos grasos libres, vitaminas, pigmentos, entre otras [6]. 1.4.Obtencin de aceite de em Considerandoquepararecuperarelaceitesedebendestruirlasclulasadiposas,el mtodo comnmente empleado es el tratamiento trmico de la grasa una vez que se ha retirado de las aves [9]. La eficacia del proceso depende del mtodo empleado as como de los dispositivos utilizados. Gromponeycols.[20],mencionaronqueelaceitedeemesextradoporprocesos convencionales,dondelosparmetrosdebensermodificadosconelfindeobtenerun mejor rendimiento. No hay un mtodo estandarizado para obtener aceite de em [11]; por lo general los mtodosutilizadosdependendelasposibilidadestecnolgicasregionalesodelas necesidadesdelmercado;entrelosmscomunestenemoselmtodotradicionalyla Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 9 extraccinconsolventes.Elmtodotradicionalrequieredeuntratamientotrmicoa ebullicin que ablanda el tejido adiposo permitiendo la salida del aceite; sin embargo, la temperaturaesunfactorcrticoenlacomposiciny/oproporcindelproductofinal, debido a que los cidos grasos sufren de reacciones de descomposicin al someterlos a temperaturaselevadasenpresenciaoenausenciadeoxigeno;porejemplo,la degradacindeloscidosgrasossaturadosenpresenciadeoxigenoforman monohidroxiperoxidos,cuyarupturaproducesustanciasdepesomolecularbajo, responsables de ciertos olores caractersticos; algunas de estas sustancias son semejantes a las que se identifican en reacciones de oxidacin de los acido grasos insaturados [9]; esto demerita la composicin original del aceite [18].Por otra parte, la extraccin con solventes, a pesar de ser la ms utilizada por su alto rendimiento y eficiencia, requiere de tiempos largos y de grandes cantidades de solvente [18]; esto genera inconvenientes tanto por su uso, como por los altos costo en el equipo y/o en la operacin [19].Losmtodosmsutilizadosparalaobtencindeaceitedeemson:extraccincon solventes,ensumayorautilizandolamezclacloroformo-metanol[1,3,9,20-24]opor tratamientotrmicoconaguaaebullicin[11,23]yenunautoclave[20],auna temperatura de 115C y presin de 0.70 kg/cm2 [25]. Los lpidos neutros o triacilglicridos (aceites) son hidrfobos y pueden ser extrados de los tejidos grasos con solventes no polares [13]. Diversos solventes, o combinaciones de los mismos, son utilizados en la extraccin de los aceites; tomando en cuenta algunas consideracionesparaquelarecuperacinseacompleta,minimizandooeliminando cualquier reaccin indeseable [21]. Berk [26], mencion que la extraccin con solventes esunprocesodeseparacinbasadaenlasdiferenciasdesolubilidad.Unsolventees utilizado para solubilizar y separar un soluto de otro material con menos solubilidad en esesolvente[27].Elprocesodeextraccinsolido-liquidorequierelapenetracindel solvente en el interior del slido para disolver lo extrable, por medio de la difusin y la dispersin de los solutos en el solvente; sin embargo,en algunos casos el soluto puede sufriralgunoscambiosqumicospromovidosporelsolvente[26].Folchycols.[24] Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 10 proponenelusodeunamezclacloroformo-metanolparaaislarelcontenidototalde lpidos a partir de tejidos animales. El mtodo es lento y los solventes son utilizados en cantidades considerables; por otra parte, adems de ser txicos e irritantes de la piel, aun enpequeascantidades,elmetanolpuedepromoverlaesterificacindeloscidos grasoslibresolatransesterificacindelostriacilglicridos.Unaalternativade sustitucin a esta mezcla fue el diclorometano-metanol (2:1, v/v), la menor toxicidad del diclorometano se considera una ventaja relativa, aunque no siempre se puede predecir el comportamientodeunsolventedeextraccin,sobretododurantelostratamientos trmicos de eliminacin [21]. Otros trabajos [1,9,28] reportan el uso del mtodo de Folch con mezcla cloroformo-metanol 2:1 o 10:1 obteniendo rendimientos entre el 75 y el 78 %. Mahesarycols.[29],estudiaronlaextraccindelcontenidototaldeloslpidosde alimentosparaavesdecorralincluyendoelem,usandounmicroondasdomstico comounprocedimientorpidorespectoalaaplicacindeondasultrasnicasyala extraccinconvencionaldeSoxhlet.Comentaronquerecientemente,laextraccinpor microondas-asistida va tenido mayor inters para la extraccin rpida de solutos a partir materialvegetal,conrendimientossemejantesalosdelastcnicasclsicas,en aplicaciones a la extraccin de aceites esenciales de hierbas y especias.Mrquez y cols. [17], utilizaron el mtodo de bao mara para la extraccin del aceite provenientedelagrasadelabdomendeland,obteniendoaceiteparasu comercializacinenlaindustriacosmtica,concaractersticasdecalidadaceptables para los requerimientos internacionales.Sales [30], extrajo aceite de avestruz por el mtodo de Folch, identificando los cidos grasospalmtico,esterico,palmitoleico,oleico,linoleico,linolenico,eicosatrienoico, eicosatetraenoico,eicosapentaenoico, docosapentaenoico. Salvi y cols. [10], extrajeron aceite de and a travs del calentado y prensado de la grasa. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 11 Existen otras tecnologas para la recuperacin deaceites vegetalesy marinos, como son: microondas, ultrasonido asistidos y fluidos supercrticos entre otros. Por su parte la AOCS(AmericanOilChemists'Society)establecimtodosparalaextraccinde diversostiposdetejidos,sinembargo,cuandosonllevadosalaprcticapodran requerir de modificaciones al mtodo[13] o no siempre son confiables para otro tipo de aceite[11].Enlosltimosaos,losfluidossupercrticoshansidoevaluadosenla extraccindelpidos,sibienestosparecenprometedoresparalpidossimples,porel momento parece haber pocas perspectivas para un uso ms general [21].Algunasalternativaspuedenserutilizadasparalaextraccindeaceitedeem,las cualespodranminimizarelriesgodedaoestructuralyevitarelusodesolventes, como el microondas y el ultrasonido (bao ultrasnico).La energa de microondas de frecuencia 2.45 GHz, tiene un efecto significativo sobre lavelocidaddevariosprocesosenlaindustriaqumica.Enqumicaanalticaseha puesto atencinen el calentamiento por microondas dielctricas, debidoa la reduccin eneltiempodeanlisis,simplificacinenlamanipulacinyunaaltapurezaenel producto obtenido; con una eficiencia de extraccin de aceites a partir de tejido animal, semejantesalaobtenidaconelusodesolventes[31].Elusodelmicroondaspermite que la radiacin penetre en la materia orgnica, transformndola rpidamente en energa calorfica,siendosuprincipalventaja[29,31],porqueprovocaquelasmolculas polarestiendanaalinearseenelcampoelectromagnticoproducido,oscilandoa frecuenciastalesquegeneranlafriccinintermolecular,provocando,enlosslidos,el calentamientoporconduccin[29,31],estosedebealmecanismoderotacindipolar, siendoelfactormsimportante[32].Dichofenmenopuedepresentarsetambinen molculasdealtopesomolecularquetienenungrupocarboxilo,esdecir,unaparte polarcomoloscidosgrasos;sinembargo,lainteraccindelasmicroondasenlos triacilglicridos,puedepresentarsesielmaterialnotienepresenciadehumedad[48]. Las microondas interactan selectivamente con las molculas polares como el agua libre presenteenelmaterial,calentadoeincrementandolatemperaturarpidamentecercao porencimadelpuntodeebullicindelagua,provocandolarupturadeltejidoporuna expansindramticadelvolumenenelinteriordelamateria,permitiendoasqueel Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 12 aceitefluyahaciaelexterior[Benkaci-Ali].Estoesdiferentedelaextraccinasistida, donde el solvente se difunde en la matriz y el extracto es solubilizado [47].Porotrolado,laeficienciadelcalentamientodependedelahabilidaddelmaterial paraabsorberlaenergademicroondasyconvertirlaencalor;calentandotodoel volumensimultneamenteyeliminandoligeramentelospuentesdehidrogeno;deesta manera se promueve la rotacin de las molculas polares [32], sin afectar la estructura molecular [29]. Porsuparte,laaplicacindelultrasonidoesmuyamplia,entresusaplicaciones recientesseencuentralaextraccindeaceitesconsolventes[33].Hastaelmomento estatcnicahasidoevaluadaenlaextraccinasistidadeaceitesdesemillas[34];por ejemplo,laelaboracindeaceitedeolivavirgen[33,35].Estatcnicaesconsiderada como una ciencia joven, a pesar de sus usos de gran alcance [36].El ultrasonido transfiere una gran cantidad de energa que puede propagarse a travs detodalamuestra.Dependiendodelafrecuenciausadaylaamplituddelaondade sonido,sepuedenobservarmuchosefectosfsicos,qumicosybiolgicos[37].Esta radiacingenerachoquesviolentosquedaanlaparedcelularyfacilitanlasalidadel aceite[36-37].Envistadequenoexisteunmtodoestandarizadoparalaextraccindelaceitede emyconsiderandoqueesmssusceptiblealadescomposicinencomparacincon otrotipodegrasasdeorigenanimal,seutilizaroncondicionesmoderadasde temperaturayunaexposicinmnimaalaire;deestamaneraseevaluaronmtodosa travs de diferentes condiciones de proceso.El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar diferentes mtodos de extraccin sin elusodesolventes,paraobteneraceitedeem(crudo),considerandoelmtodode extraccinsolido-liquidoatravsdelprocedimientodescritoporFolchycols.[24] como mtodo de comparacin. El aceite comercial de importacin (refinado) y nacional (crudo) fueron utilizados como muestras de referencia. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 13 2. Metodologa 2.1.Materia PrimaLagrasadeemfueadquiridaendoscriaderos:enCd.BenitoJurez,Ejidoel Carrizo, NuevoLenyen San Juan Bautista, Santa Cruz Xoxocotln, Oaxaca. Una de faena julio 28 del 2009, hembra de 25 meses de edad, del depsito adiposo espalda baja ylaotradeenero17del2009,hembrade60mesesdeedad,deldepsitoadiposo vsceras, respectivamente. Fueron transportadas de origen a destino en una envoltura de plsticocolornegroyenunahielerarespectivamente,paraevitarlainteraccinconla luz.Laprimerafaenafueutilizadaparalaevaluacindelosdiferentesmtodosde extraccinylasegundaparalaevaluacindelascondicionesdelproceso correspondiente al mtodo de ultrasonido.Lagrasa,fuealmacenadaenrefrigeracin,conlafinalidaddeevitarreaccionesde degradacin.Las muestras de referencia fueron adquiridas en Cd. Benito Jurez, Ejido el Carrizo, NuevoLen(aceiterefinadodeimportacin)yenSantaCruz,Xoxocotln,Oaxaca (aceite crudo nacional).Todos los solventes utilizados fueron grado analtico. 2.2.Extraccin de aceite crudo Losmtodosdeextraccinsinelusodesolventesfueronatravsdela deshidratacinydigestindelagrasadeem,ascomo,porlainteraccindela radiacinconlagrasaenunmicroondasconvencionalMyenunbaodeultrasonido BU.LadeshidratacinfueenunbaomaraasistidoconvacioBMyenunrotavapor R. La digestin se llev a cabo aplicando calor a travs de agua destilada a ebullicin, mtodo tradicional conocido como fusin hmeda FH. Todos ellos permitieron la salida del extracto, provocando dao en la pared celular. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 14 El peso de las muestras de grasa en todos los mtodos fue de aproximadamente 10 g, previamentetrituradaenunmolinoconvencional,pararomperlaestructuracelulary homogeneizarla.Elaceitecrudofuerecolectadoenenvasesdevidriombar,para protegerlodelaluz,evitandoreaccionesdedegradacinyalmacenndoloen refrigeracin. Los ensayos se realizaron por duplicado. En todos los mtodos el extracto obtenido fue filtrado en un embudo Bchner unido a un matraz kitazato, conectado a una bomba de vaco ( 40 HP), a travs de papel filtro de poro grande, para separar residuos de tejido y partculas de alto peso molecular. 2.2.1. Bao mara asistido con vacio (BM) Lagrasacolocadaenunmatrazkitazatoconectadoaunabombadevacofue introducida en un bao mara a 60C, incrementando la temperatura gradualmente hasta queelextractoalcanz70C,calormnimoparaunafusincompletadelagrasa.El extractofuefiltradoyalmacenado(versec.2.2).Estemtodofueunaadaptacindel mtodo de Mrquez y cols. [17]. 2.2.2. Rotavapor (R) Lamuestradegrasafueexpuestaalcalorenunmatrazdedestilacinconvacio, sumergidoenunbaodeaguacalientea60Cconagitacindurante15minutos, utilizandounrotavapor(MarcaBchi,modeloR-110).Elextractofuefiltradoy almacenado(versec.2.2).EstemtodofueunaadaptacindelmtododeMrquezy cols. [17]. 2.2.3.Fusin Hmeda (FH) Lagrasafueintroducidaenaguadestiladaaebullicindurante20minutos,la suspensin formada, fuefiltrada a travs de lanade vidrio para separar los residuos de tejidodelafaseorgnicacontenidaenelaguayfiltrado(verseccin2.2), posteriormente fue disuelto en cloroformo, para facilitar el filtrado a travs de carbonato desodio(Na2CO3),eliminandoelresiduodeagua.Elcloroformofueevaporando Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 15 calentndololigeramenteconunapistoladeaire(MarcaMaster,HG-501)y desplazando con aire.2.2.4. Microondas (M) La grasa colocada en un matraz Erlenmeyer de 250 ml fue expuesta a calentamiento enunmicroondasconvencionalpor3min.Elextractofuefiltradoyalmacenado(ver sec.2.2).Elprocedimientoutilizadofueunaadaptacindelmtododescritopor Guzmn[38],modificandoeltiempodeexposicin,lacantidadyelsoportedela muestra. 2.2.5 Bao Ultrasnico (BU) 2.2.5.1 Condiciones del proceso Conlafinalidaddedeterminareltiempodeexposicinylapreparacindela muestra, la grasa de em molida y entera (20 g) fue colocada en envases de vidrio de 50 mlyexpuestasenunbaodeultrasonido(MarcaKarlRoll,modeloD-713),de frecuenciadetrabajoypotenciade50kHzy200Wrespectivamente,dedimensiones internas 30 x 25 x 20 cm. La temperatura experimental fue de 40 y 60C.Las muestras fueron expuestas durante 180 minutos, midiendo el volumen obtenido cada 30 min. Los ensayos fueron realizados por triplicado. 2.2.5.2 Extraccin de aceite crudo LagrasacolocadaenunmatrazErlenmeyerde250mlfueintroducidaenunbao ultrasnico(MarcaFisherScientific,modeloFS36H)por90minatemperatura ambiente. El extracto fue filtrado y almacenado (ver sec. 2.2). 2.3 Extraccin con solido-liquido (ES) Elmtododeextraccinconsolventesescomnmenteutilizadoenlaobtencinde aceites por ser el ms estudiado y de mejor rendimiento. Este mtodo de extraccin fue Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 16 evaluadoconfinescomparativosdebidoaqueesaplicadoatemperaturaambiente.El procedimiento utilizado fue el descrito por Folch y cols. [24], modificando la agitacin atravsdeunaparrilla(MarcaCimarec).Elsolventefueeliminadoenunrotovapor (MarcaBchi).Elextractoobtenidosealmacenoenunenvasedevidriombarpara protegerlodelaluzyalmacenadoa-4C,desplazandoeloxigenoconnitrgeno gaseoso.2.4.Calculo del rendimiento Elclculodelporcentajedeaceiteobtenidoserealizatravsdelaformulatpica siguiente:

2. 5Determinacindepropi edadesfsicas Las propiedades fsicas de los aceites, estn muy ligadas a sus triacilglicridos y cidosgrasosqueloscomponen;estaspuedenvariarconbasealastcnicasde obtencinrespectoalosvaloresclsicos,porloquesumedidapuedeproporcionar alguna idea en cuanto a su caracterizacin [39]. 2.5.1 Color Elcolordelaceitedeemfuemedidoenunequipo(HunterLab,MiniScan), utilizandounsoportedeplsticocilndrico.Elinstrumentofuecalibradoconunateja blanca de patrn de referencia (X\79.1, Y\83.9 y Z\90.5) y una trampa negra de acuerdo conelprocedimientoestablecidoenelmanualdelequipo.Paracuantificarelcolorse ajustoelequipoaparmetrosL,ayb.Losensayosserealizaronportriplicado considerando como resultado final el promedio. La lectura se llev a cabo colocando la muestra contenida en el soporte cilndrico en la abertura de la parte inferior del equipo, cuidando queest ocupara todo el dimetro de la abertura, evitando asel paso de luz. Los valores positivos de a y b, representan el color rojo y amarillo respectivamente, los Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 17 valoresnegativosdea y b,muestranelverdeyazulrespectivamente,Lrepresentala luminosidad que va de 0 (negro) a 100 (blanco). 2.5.2 Densidad e I ndic de refraccin Muestrasdeaceitedeemfueronevaluadasenunrefractmetro(MarcaReichert, modelo Abbe II plus)y en un densmetro (Marca Anton Paar, modelo DMA), ambos a 25.5C.Losensayosserealizaronportriplicado,calibradolosequipospreviamentea valores de agua y aire respectivamente.2. 6DiseoExperi mentalSe utiliz un diseo experimental de un factor por duplicado 3. ResultadosyDiscusin Losextractosprocedentesdelosdiferentesmtodosdeextraccinsinelusode solventes, fueron identificados segn el equipo utilizado (bao mara asistido con vacio BM,fusinhmedaFH,MicroondasM,rotavaporRybaoultrasnicoBU),enel caso de la extraccin con solventes ES. Para las muestras de referencia, nacional CN e importacin CI. Previoalaextraccindelaceitecrudoporelmtododebaoultrasnico,estefue evaluado con la finalidad de determinar las condiciones ptimas del proceso.3.1. Evaluacin de las condiciones de extraccin del mtodo BU Dos tipos de muestra fueron evaluadas molida BUM y entera BUE, observando que losextractosobtenidos,mostraronunaconsistenciaturbiayliquidaatemperatura ambiente y de olor caracterstico. El color present diferentes tonalidades entre blanco y amarrillo paja a la vista (Fig. 2). Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 18 El tiempo del proceso es observado en la figura 3, mostrando el efecto en funcin del rendimiento del extracto obtenido, donde el comportamiento fue igual para ambos tipos de muestras BUM y BUE. Durante los primeros 90 minutos, el rendimiento incremento gradualmenteconformeeltiempotranscurrio,disminuyendoconsiderablementeenlos siguientes90minutos,indicandoelefectodelasondasultrasonicas,siendoms eficacesdurantelosprimeros90min.Estopuededeberseaquelasondasrompenla paredcelulardelagrasa,permitiendolasalidadelextracto,elreadecontactoes grandeentreelgas(vapordeagua)yelmaterial,siendocadavezmsdbilamedida que aumenta la distancia hacia la pared interna de la clula; estoocurre muy rpido en el comienzo de la extraccin [40]. Figura 3. Efecto del rendimiento durante eltiempo del proceso. EstecomportamientofuereportadoporStanisavljevicycols.[35],paraextraccion de aceite de semilla, obteniendo el mayor rendimiento en 60 min. EltrabajodeZhangycols.[40],reportaronunatendenciasimilaryelrendimiento mayor en 30 min.0153045600 30 60 90 120 150 180Rendimiento (%)Tiempo (min)Figura 2. Extracto obtenido por bao ultrasnico. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 19 Estosresultadospuedendeberseafactoresafactorescomolavariaciondela potencia, el uso de solventes, lo cual mejora la difusividad de la extraccion, entre otros. Stanisavljevicycols.[35]yZhangycols.[40],mencionaronqueelultrasonido puedeseguirsiendoeficazinclusoenlaltimafasedelaextraccinatravsdeuna mejoradeenladifusividadinternayquehastaelmomento,sehaencontradoqueun tiempo de 30 minutos puede ser optimo en el funcionamiento del bao ultrasnico.Sibien,eltiempodeextraccionobservadoenelpresentetrabajo,fuemayoralo reportado, puede deberse a la influencia del uso de solventes, asi como a equipos donde la potencia puede variar. La tabla 1, muestra el rendimiento obtenido, indicando que el mejor rendimiento fue observado en BUM, en casi un 38% mayor que BUE. Tabla 1. Rendimiento porcentual del extracto a 40 y 60C. Tipo de muestraTemperatura (C) 4060 BUM67.21 (5.5004)64.97 (7.3256) BUE35.76 ( 0.0354)46.44 (2.1894) LadiferenciaenrendimientoobservadoenBUMyBUE,podradeberseaun aumentoenelreadeexposicinalacavitacinproducida(formacindeburbujas) [41] o a una menor resistencia a la difusividad por el tamao de la muestra [35].Estudios realizados en aceite de linaza, mostraron un rendimiento del 83% a 30C y 77% a 50C, para una extraccin asistida con n-Hexano [40]. 3.2 Extraccin de aceite crudo El mtodo de bao mara,mostro un tiempo de extraccin de 7 minutos, tiempo en que el extracto alcanzo la temperatura de 70C sugerida por Mrquez y cols. [17]. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 20 Losextractosresultantesdelosdiferentesmtodos,mostraronparaBMyFHuna consistencia turbiay para R, BU y M poco turbia; todas las muestras fueron lquidas a temperatura ambiente y de olor caracterstico.El rendimiento obtenido en cada mtodo se observa en figura 4, el mtodo de mayor rendimiento fue BU (41.3% 2.0789), seguido del mtodo de BM (36.4% 2.4749) y R (35.7%),eldemenorrendimientofueFH(27.1%1.1314),seguidoporM(25.7% 2.7153). Figura 4. Rendimiento del extracto obtenido por mtodos sin el uso de solventes. Elrendimientoentodoslosmtodos,fuemenoralobtenidoenESde68.0% (6.8094).Larazn,puededebersealmecanismodeextraccinsolido-liquido,donde, elsolventepenetraenelinteriordelslido,disolviendolostriglicridos[26]y aislndolo el contenido total a partir de los tejidos; siendo este mtodo aceptado por la mayoradelosanalistasparalaextraccinafondodeloslpidosdeltejidodeorigen animal,entreotros,porsualtorendimientosegnestudiosreportadosenbibliografa [21]. El rendimiento obtenido en ES fue muy prximo a lo reportado por Shimizu y col. [1] de 75.5% y al de Beaudoin y col. [9] de 78.5%. Acorde con los resultados obtenidos los mtodos BM y R, mostraron un rendimiento similar,locual,pudodeberseaqueenamboscasos,laobtencindelextractofuepor deshidratacin indirecta y las condiciones de operacin fueron muy similares. El tiempo de proceso no mostro una diferencia considerable, siendo el de menor tiempo BM en 7 min. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 21 Los rendimientos mostrados en los mtodos sin solventes (MSD) fueron menores en comparacin con pruebas previas realizadas en grasa adquirida en el estado de Oaxaca, porejemplode63%enRyde68%enFM.Porsuparte,resultadosobtenidospor Mrquezycols.[17]enBMreportoun80%derendimientoparaaceitecrudo.Estas diferencias podran deberse al mtodo.Loantesmencionado,puederelacionarseconloobservadoporGromponeycols. [20],dondereportoquealobteneraceitedeemporprocesosconvencionales,estos requierenmodificacionesalosparmetrosdelprocesoconelfindeobtenerunmejor rendimiento. 3.3 Anlisis del color LadeterminacindelcolorenformainstrumentalsemuestraenlaTabla2.La cromaticidad de colores (a y b), mostraron para a un matiz de color verde claro y b una intensidad de color amarillo, tendiendo a este ultimo color, as mismo se observo cierta uniformidad a los tonos amarillos, con variaciones en intensidad, presentando la mayor intensidad en M y menor intensidad en FH.Tabla 2. Parmetros L, a y b de extractos obtenidos por mtodos sin el uso de solventes. MtodoabL BU-2.42.7874.22 M-3.547.1765.18 BM-3.563.4669.47 R-3.313.2368.06 FH-3.120.869.93 Encomparacinconmuestrascomerciales(Tabla3),mostraronparaayLvalores similares,sinembargo,enb lamuestranacionalmostrolamayorintensidadhaciael color amarillo. Tabla 3. Parmetros L, a y b de aceite de em comercial. MtodoabL Importacin-3.370.7970.04 Nacional-3.5415.2663.99 Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 22 Las variaciones observadas, pueden deberse a los parmetros utilizados en el proceso como,temperatura,tiempodeexposicin,entreotros,loscualespodranpermitirla extraccin de sustancias liposolubles de menor importancia y que pueden determinan el colordelproducto[42],comopigmentosnaturales[43].Engeneralelcolordelaceite deemesblancoauncolorpajaclaro,noobstante,algunospuedenserdecolorms oscuro [44]. 3.4 Anlisis del ndice de Refraccin y Densidad Los resultados obtenidos de ndice de refracciny densidad se muestran en la Tabla 3.4.1, encontrando que tanto el ndice de refraccin y la densidad fueron similares entre los diferentes mtodos.Tabla 4. ndice de refraccin y densidad a 25.5C de extractos de grasa de em. MtodoDensidad(g/cm3)ndice de refraccin BU0.9112 0.0001.4653 0.000 M0.9113 0.0001.4655 0.000 BM0.9104 0.0001.4659 0.000 R- 1.4650 0.000 FH0.9112 0.0001.4648 0.000 ElndicederefraccinobservadoenES(1.46570.000)yCI(1.46390.000), fueronsimilaralosextractosMSD,aligualqueconlosrangosmencionadospor Thompson[44]paraaceitedeemrefinado(ndicederefraccin1.456-1.467y densidad0.897-0.920g/cm3),delamismaformaconHernndez[11]de aproximadamente 1.46 a 20C. En comparacin con aceites de origen vegetal, Briceo y col. [45], mencionan que el ndice refraccin y la densidad en aceite de oliva fueron de 1.467 y 0.910 g/cm3 a 25C. Boray cols. [46], reportaron un ndice de refraccin y una densidad de 1.4608 y 0.927 g/cm3 a 28C respectivamente en aceite de aguacate.Algunos autores mencionan que el aceite de em es similar al aceite de oliva [44]. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 23 Sibien,losvaloresantesmencionadosfueronsimilaresalosobservadosenlos extractos MSD.Elndicederefraccinserelacionaconlasinstauracionesdeloscidosgrasos, teniendoindiciodeunaposibledegradacinporlascondicionesdelproceso,por ejemplolatemperatura,entreotros.Sielvalordelndicederefraccinsealeja marcadamente de su valor especificado, esto podra ser un indicio de la presencia de en enlaces conjugados [13,43], indicios de una degradacin posicional.Conclusiones El mtodo de bao ultrasnico permiti extraer aceite en un tiempo de 90 min, a una temperaturade40C,engrasamolida,obteniendocasiun20%menosenrendimiento que lo reportado en la literatura para aceites de origen vegetal.Losmtodosdemicroondasybaomaraproporcionaronelmenortiempode extraccin de 3 y 7 minutos respectivamente. El mejor rendimiento fue observado en el mtodo de bao ultrasnico. Los resultados mostraron que las tcnicas evaluadas tienen la factibilidad de obtener aceitedeem,bajolascondicionesevaluadas,depropiedadesfsicassimilaresalo reportadoenbibliografa(aceiterefinadodeemydeorigenvegetal),ascomodeun valorconsiderablealpermitirlaextraccinsinelusodesolventes;siendotcnicas rpidas y de tecnologas accesibles, sin embargo requieren de un anlisis ms profundo para optimizar el rendimiento. Elrendimientoobtenidoatravsdellaextraccinsolido-liquido,fueprximoalo reportado por estudios anteriores. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 24 Recomendaciones Losmtodosutilizadosenelpresentetrabajodebenserevaluadosmsafondo, debido a que el rendimiento resulto bajo comparado el mtodo control, sin embargo, las caractersticas del extracto resultante son similares a los extractos citados en referencias bibliogrficas,loscuales,estnmscercadeunmtodogeneral;permitiendoasun mejor rendimiento. Agradeci mi entos A la Escuela Superior deIngeniera Qumica eIndustrias Extractivas del IPNy a la FacultaddeCienciasQumicasdelaUniversidadAutnomadeChihuahua,porlas facilidades prestadas para la obtencin de los extractos. AlDr.RalLenHernndezOchoaporsuapoyoenlaevaluacindelmtodode bao ultrasnico. ReferenciasBibliogrfi cas1.Shimizu,S.,yNakano,M.(2003).MolecularSpeciesofTriacylglycerol osolated from Depto Fats of ratites. Journal of Oleo Scinece, 52, 57-63. 2.Grompone,M.A.,Irigaray,B.,yGil,M.(2005a).Compositionandthermal propertiesofRheaoilanditsfractions.Eur.J.LipidSci.Technol,107,762766. 3.Wang, Y. W., Sunwoo, H., y Sim, J. S. (2000). Lipid characteristics of emu meat and tissues. Food and Nutritional Science, 7, 71-82.4.Tapia,P.A.(2006).EstudiocomparativodelaCapacidadHumectante. Santiago, Chile. Capitulo1: Extraccin de aceite de em sin el uso de solventes. 25 5.Whitehouse,M.W.,Turner,A.G.,Davis,C.K.C.,yRoberts,M.S.(1998). 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APLICACIN DE TCNICAS ESPECTROSCPICAS EN EL ANLISIS DE ACEITE DE EM Ana Mara Pineda Reyes Centro Interdisciplinario de Investigacin para el Desarrollo Integral Regional UnidadOaxaca Instituto Politcnico Nacional (CIIDIR-IPN Oaxaca). Calle Horno 1003.Santa Cruz Xoxocotlan.C.P. 71230. Oaxaca. Mxico. [email protected] Resumen:Laespectroscopainfrarrojaylaespectroscopadeabsorcinvisible, combinadaconlaabsorcinultravioleta,ademsdesertcnicasdeanlisisutilizadas paracaracterizarcompuestosdeunaformarpida,sonutilizadasenelestudiodela estructuradeloscompuestosysusposiblescambiosporefectosdealgntratamiento. Elanlisisdelamuestra,norequieredepreparacioneselaboradasotratamientos especiales, ventaja sobre otros tipos de anlisis instrumentales. El objetivo del presente trabajo,fueutilizarestastcnicasdeanlisisenextractosdegrasadeem,para identificardeformarpida,suestructurayposiblescambiosporlascondicionesdel proceso.Losespectrosmostraronunaestructuracaractersticaaladeunaceite, presentndoseelmismocomportamientoentodoslosextractos,loscuales,no presentaron bandas que indicaran alguna reaccin de degradacin. Palabras Clave: Aceite de em, espectrometra UV-Vis, espectrometra FT-IR.Abstract:Theinfraredspectroscopyandvisibleabsorptionspectroscopycombined withUVabsorption,aswellasbeinganalyticaltechniquesusedtocharacterize compoundsquickly,areusedinthestudyofthestructureofthecompoundsandtheir potential effects of any changes treatment. The analysis of the sample does not require elaboratepreparationsorspecialtreatment,advantageoverothertypesofinstrumental analysis.Theaimofthisstudywastousethesetechniquesofanalysisinextractsof emufattoquicklyidentify,structureandpossiblechangesinprocessconditions.The spectra showed a characteristic structure of oil, presenting the same behavior in all the extracts, which did not show any reaction bands indicating degradation. Key words: Emu oil, UV-Vis spectroscopy, infrared spectroscopy. 30 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. Introducci n Enlaactualidadlosanlisisqumicosestnsiendosustituidospormtodos instrumentales,encaminadoamejorarelmedioambiente,debidoalusodefuertes volmenes de solventes y reactivos, todos ellos utilizados en los anlisis qumicos [1].TcnicasdeanlisisactualmentedisponiblescomolaespectroscopaUV-Visyla espectroscopiaIR,sonutilizadasparacaracterizarcompuestosdeunaformarpida, dondelamuestra,norequieredeunapreparacinelaboradaodetratamientos especiales;tampocorequierendeprocesosdeseparacin,ventajassobreotrostiposde anlisis instrumentales [2]. As mismo, son utilizadas para el estudio de la estructura de compuestos y sus posibles cambios por efectos en los tratamientos [3], como el grado de oxidacin,alteracionesproducidasporlarefinacinoenanlisisdecalidad[4],entre otros.ElusodeIRpuedellevarseacabosobretodotipodemateria(slida,lquidao gaseosa) [2].LaespectroscopiaUV-ViseIR,permitenlainteraccindelaradiacin electromagntica con la materia; la energa interacta con las molculas, estas absorben energadeciertaslongitudesdeondaytransmitenotras,permitiendoestablecerel espectrodeabsorcindelcompuestoporlarelacionadelalongituddeondayla cantidadderadiacintransmitida[5].UV-Vis,involucralaabsorcinmolecularenla reginultravioletayvisibleporlasmolculas,promoviendoloselectronesdesdeun orbital en su estado fundamental, hasta orbitales de mucha energa en un estado excitado [1]. La energa absorbida corresponde a la cantidad necesaria para promover un electron deunorbitalaotro*[5].Enmuchoscasos,laabsorcinnoesobservable, limitndose a estructuras conjugadas [1]. La regin del espectro electromagntico, va de unalongituddeondabaja,enelvisiblede400a800nm;laregindemayorinters, est en el intervalo de 200 a 400 nm [5].31 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. IResunatcnicaestablecidaparalaidentificacinyelanlisisestructuralde compuestosqumicos,atravsdelosdistintosmodosdevibracindelasmolculas, porlaexcitacindelasmismas;laenergaabsorbidaporlamolculaorgnica,es convertida en energa de vibracin molecular, dando origen a dos tipos de vibracin, de extensin(stretching)ydeflexin(bending).Lasvibracionesdeextensinpuedenser simtricasyasimtricas;lasdeflexin,detijera(scissoring),oscilacinobalanceo (wagging),sacudida(twisting)ydetorsin(rocking),lascualestienenqueverconel cambioenelngulodedosenlaces,segnseaelmovimientorelativodecadaunolos tomos;todasellasserepresentanporpicosenelespectroinfrarrojo[6].Las vibraciones son asocindose a los enlaces qumicos y a los grupos fusinales presentes, permitiendolaidentificacindemolculasorgnicas[1].Laregindelinfrarrojode mayor inters se encuentra entre 4000 y 400 cm-1 (reciproco de la longitud de onda en centmetros),conocidacomoreginmediaMIR[6].Loscompuestosmoleculares, tienen un comportamiento nico, frente a un haz de infrarrojo, que manifiestan una serie de bandas de absorcin, cada banda corresponde con un movimiento de vibracin, de un enlaceenconcreto,dentrodelamolcula[2].Sibien,laespectroscopiaUV-Vises utilizadaconmenosfrecuenciaquelaIR,debidoalainformacinespecializadaque proporciona [5]. La espectroscopia infrarroja no contamina; la muestra se analiza en un tiempo corto, yesrelativamentebarata;enlosltimosaosestatcnicahasidoimportante,sobre todo, desde la aparicin de los equipos con tcnicas de transformadas rpidas de Fourier FT,utilizndoseenelestudiodematerialesysistemasbiolgicos,comoparala identificacin de autentificacin de grasas y aceites, la deteccin de adulteraciones en el aceitedeolivaconaceitedeavellana,entreotras[2].AdemsFT-IR,esuna herramienta, para el anlisis cuantitativo, debido a la relacin entre la intensidad de las bandasylaconcentracin[7].Tambinpuedeserutilizadaenladeterminacinde algunas propiedades qumicas, como el ndice de iodo, la cual es una medida del grado deinstauracionestotales,elndicedesaponificacin,queesunamedidadelpeso molecular medio de los triacilglicridos, entre otros [1]. 32 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. ElespectrodeIResobtenidoporuncambioenelmomentodipolodurantela vibracin[8],porsuparte,elespectrodeUV-Visdecompuestosorgnicos,es atribuiblealatransicinelectrnica,deloselectronesdegruposfuncionales,conuna alta densidad electrnica, como el carboxilo, grupos con dobles enlaces, dobles enlaces conjugados,entreotros,loscuales,absorbenfuertementeenelrangoultravioletao visible en longitudes de ondas (max) caractersticas dependiendo del solvente usado [9]. Los picos y bandas de los espectros IR y UV-Vis a una especifica frecuencia y longitud de onda, son caractersticos de los grupos funcionales que constituyen los componentes de una muestra [2]. Lamayoradelosgruposfuncionalestienenbandascaractersticasdeabsorcin infrarroja que no cambian de un compuesto a otro, por ejemplo, la absorcin del (C=O) deunacetonacasisiempreest enelintervalode1680a1750cm-1;ladeunalqueno (C=C) entre1640 y 1680 cm-1 etc.; al conocer las absorciones de los grupos funcionales caractersticos,esposibleobtenerinformacinestructuraldelosespectrosinfrarrojos [5], por su parte, la absorcin en UV de los dobles enlaces del grupo acilo (C=O) de los cidos, es detectada en la regin 203-210 nm [9]. En el infrarrojo se observan docenas de bandas de absorcin, siendo esta complejidad valiosa,porqueunespectroIResunahuelladigitalnicadeuncompuestoespecifico [5]. En el caso de los lpidos esta es observada a una frecuencia baja en la regin 1500-900 cm-1, conocida como huella digital de los lpidos, debido a la flexin que presentan los dobles enlaces (-HC=CH-), as como el grupo (C-H) [9].ElespectrodeIRdeunaceite,proveeinformacinsubstancialdelaestructura,y grupos funcionales de los lpidos, tambin acerca de las impurezasasociadas con este. Estainformacinserepresentacomopicosuhombrosenelespectro;enlafrecuencia altaalfinaldelespectro(3700-3400cm-1);unaregindondeabsorbenlosgrupos hidroxilo(RO-H),agua,hidroperxidosyproductosderompimiento,esenuna frecuencia menor(3025-2850 cm-1),encontrndose tambin la regin de estiramiento del(C-H),donde3bandassonvisibles,unadbildelenlacecis(HC-H2C=CH)ydos fuertes debido al grupo metil (CH2), correspondientes a las cadenas alifticas y al grupo 33 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. metilo(CH3);unpocomsalldeestaregin,estnlosproductosdeoxidacin secundarios,comolosaldehdosycetonasqueabsorbenenergadbilmente[9];cerca de la regin 1740-1720 cm-1, se identifican los aldehdos alifticos, la principal muestra de aldehdos absorbe en la regin 2830-2695 cm-1, observndose 2 bandas de intensidad moderada, donde frecuentemente son observadas en esta regin; la absorcin del grupo aldehdocarbonilorespondeacambiosestructuralesdelamismamaneraquelas cetonas [6]. Hacia el centro del espectro se encuentra una banda muy fuerte, debido a la vinculacindelenlacester,quefijaalcidograsoconelglicerol(C=O)[9].La absorcindelabandadelgruposteralifticoestenlaregin1750-1735cm-1;la vibracindeestiramientodel(C-O)delossteres,consistededosvibracionesde acoplamiento asimtricas [C-C(=O)-O] y [O-C-C], siendo el primero el ms importante; lasbandasqueaparecenenlaregin1300-1100cm-1,ensteresinsaturados(,) resultan mltiples bandas en la regin 1160-1300 cm-1 [6]. En seguida de esta banda, se encuentra el grupo (COOH) de los cidos grasos libres [9]. Unenlacetransmonoinsaturado,absorbeenlaregin967cm-1,aproximadamente, comoresultadodeladeformacindeelenlace(C-H),adyacentealdobleenlacetrans [10].Parycol.[1],mencionanquelaabsorcincaractersticadelenlacetrans monoinsaturadoseencuentraalrededorde967cm-1,estpresenteengrasasyaceites procesados, debido a la isomerizacin durante el procesamiento o a consecuencia de la oxidacin, entre otros tipos de procesamientos.Thompson [11], report la presencia de enlaces trans en el aceite de em, procedente de la alimentacin o por el procesamiento. LaaplicacindeIRenladeterminacindeismerostransencidosgrasos monoinsaturados,esunmtodooficialparalaAOCS(AmericanOilChemists Society),AOAC(AssociationofOfficialAnalyticalChemists)yparalaIUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), basado en la medida de la banda a 966 cm-1, debido al enlace (C=C-H), por la vibracin de flexin fuera del plano [12].34 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. LabandacorrespondientealoscidosgrasoslibresFFAesdifcildeidentificar, debidoaqueaparececomounhombroenlabandadeabsorcincorrespondienteal enlace ster, la cual es intensa por el grupo carbonilo, donde a niveles bajos de FFA, no puede ser percibida, sin embargo, existen en la literatura mtodos para la identificacin de la banda correspondiente [12]. Castorena y cols. [2], analizaron los grupos funcionales ms importantes a travs de FT-IR,enpastayaceitedeaguacate,aceitedeolivaextravirgen,dealmendrasyde girasolcomercial,observandolapresenciadebandasasociadasalenlace(C=C)enla cadena principal de los cidos grasos insaturados. Sinelli y cols. [13], evaluaron por IRaceite virgen de oliva, encontrando bandas en 2924, 2852, 1743, 1463, 1377, 1238,1163, 1114, 1099 y 721 cm-1; asignando las bandas 2924y2852cm-1 alavibracindeextensinCH2 asimtricaysimtrica respectivamente;1743cm-1alavibracindeextensinC=O;1463,1377cm-1 ala vibracindeflexindetijeraCH2yCH3;1238,1163,1114,1099alasvibracionesde extensin C-O y 721 cm-1 al modo de vibracin de torsin de CH2. Yangycols.[8],analizaronaceitescomestiblesygrasasporFT-IR,mencionando que puede ser usada como una tcnica rpida de calcificacin en aceites comestibles. Vieira y col. [14], utilizaron UV-Vis, para evaluar la estabilidad oxidativa en el aceite de maz, encontrando que dicha tcnica fue un ndice bueno para medir las alteraciones oxidativas. El principal objetivo de este trabajo fue utilizar tcnicas de anlisis instrumental, para laidentificacinrpidadelaestructuraenextractosdegrasadeem,provenientesde diferentes mtodos de extraccin sin el uso de solventes, as como, la identificacin de posibles cambios formados por el efecto de los tratamientos trmicos; como muestras de referencia,aceitecomercialnacional(crudo)ydeimportacin(refinado).Laextraccin con solventes fue utilizada como mtodo de comparacin. 35 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. 2. Metodol og a Se utilizaron extractos de aceite de em (crudo) extrados de diversos mtodos sin el usodesolventesycomomuestradecomparacinextractosextradosconsolventes, ambas del depsito adiposo espalda baja, faena julio 28 del 2009, hembra de 25 meses de edad, proveniente de Cd. Benito Jurez, Ejido el Carrizo, Nuevo Len. Mxico. Las muestras de referencia fueron adquiridas en Cd. Benito Jurez, Ejido el Carrizo, NuevoLen(aceiterefinadodeimportacin)yenSantaCruz,Xoxocotln,Oaxaca (aceite crudo nacional).Losextractosfueronalmacenadosenrefrigeracin,conlafinalidaddeevitar reacciones de degradacin, hasta su anlisis. Los solventes utilizados fueron grado analtico. 2. 1Anl i si sFT-IR Lasmuestrasfueroncolocadasenunapastilladesilicio,formandounaligera pelcula,enunequipo(MarcaNicolet,modeloNexus470FT-IR),usandounrango MIRde4000a400cm-1,enuncuartofrio,obteniendoelespectrocorrespondientea travs del software OMNIC E.S.P. (Ver. 5.2). El espectro fue compensado para eliminar la relacin de las bandas del CO2 . 2. 2Anl i si sUV-Vi s Elaceitefuediluidoenhexanogradoanalticoycolocadoenunacubetadecuarzo de1cmdeespesor,midiendolaabsorbanciaenunespectrmetroUV-Vis(Marca Perkin Elmer, modelo lambda 25), de doble haz con lmpara de deuterio y un rango de longitud de onda de 200-700 nm. 36 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. 3. ResultadosyDiscusi n Las muestras evaluadas fueron identificadas con base al mtodo de obtencin, bao maraasistidoconvacioBM,fusinhmedaFH,MicroondasM,rotavaporRybao ultrasnico BU;paraelmtododecompracionESylasmuestrasdereferencia,aceite crudo nacional CN y refinado de importacin CI. 3. 1 Espectrometr aFT-IR Enlafigura1,semuestraunejemplodelosespectrosobtenidos,enumerandolas bandas analizadas. Todos los espectros mostraron el mismo comportamiento. Figura 1. Espectro IR de la muestraM. Losespectrosmostraronbandassignificativasenvaloresprximosa3005,2924, 2856,1646,1461,1369y1238cm-1,dosbandasfuertesen1744y1164cm-1,una banda en 960 cm-1 y otra en 727 cm-1 (Tabla 1). Las bandas observadas en los espectros, se observan en la tabla 1. Tabla 1. Bandas analizadas en espectros de aceite de em. Banda (cm-1)Muestra 1234567891011BU3006292428541748 1644 1459 1373 1237 1163965721 BM3001290928531744 1641 1463 1373 1239 -944763 FH3007293028581746 1646 1459 1378 --959739 M3004292228551745 1642 1462 1371 1233 1163960707 R3003292028551744 1641 1463 1371 1237 1173945701 ES3005292328561745 1646 1461 1369 1237 1164961722 CI3003291828541744 1644 1460 1369 1236 1155955726 CN-293228701744 xxxx 1464 1385 -1171955740 37 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. Labandaobservadaen3005cm-1fueasignadaalasvibracionesdetensindelos dobles enlaces cis (=C-H) [1,15,16]. Bandas en 2924, 2856, 1461 y 1369 cm-1, indican la presencia de grupos funcionales alifticos, donde las bandas 2924, 2856 cm-1, corresponden a la vibracin de tensin del grupo metil (CH3), resultado del estiramiento asimtrico del enlace (C-H) y estiramiento simtricorespectivamente;asmismo,cercadeestasbandas,surgelapresenciadel grupo metileno (CH2) de vibracin asimtrica y simtrica respectivamente, las cuales se encuentrantraslapadas[2,6,8,13,16,18].Lasbandas1461y1369cm-1,ocurrendel enlace(C-H)delosgruposalifticos(CH2)y(CH3)porlasvibracionesdeflexin asimtricaysimtricarespectivamente;lavibracindeflexindelgrupometileno, generalmente traslapadas [13,16]. Una banda a 1744 cm-1 que indican la presencia del grupo funcional carbonilo unido alster(C=O)delostriacilglicridos[1,2,13,16];concordandoconelrango mencionadoporSilversteinycols.[6]entre1750-1735cm-1parasteresalifticos saturados.Murciaycols.[18],reportquelavibracindelabandadelgrupocabonyl stersecentraaproximadamentea1735cm-1,siendounmododeabsorcinenel monitoreo del contenido de lpidos. Otra banda cerca de 1646 cm-1 fue asociada a la vibracin de tensin del doble enlace cis (C=C) [2,12].Lasbandascercanasa1238y1163,fueronasociadasalavibracindetensindel grupo ster y a la vibracin de flexin del grupo metileno (-CH2-), las cuales se relacin con la proporcin de los grupos acilo saturados [6,13,16]. Labandaobservadaen960cm-1fueasociadaalavibracindeflexindelgrupo funcional(HC=CH)delenlacetransenolefinasmonoinsaturados.Parycol.[1]y Ratnayake[10],reportaronqueaproximadamentelabanda967cm-1,correspondeal enlace trans monoinsaturado, as como Lerma y cols. [16], mencin que este enlace fue identificado en la banda 968 cm-1, por su parte comentan que el rango correspondiente 38 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. al enlace es de 1006-929 cm-1 debido a la vibracin de flexin fuera del plano. Sedman [12],reportaestabandaen966cm-1.Ladiferenciamostradaconlabibliografa, posiblemente se debe a que todos los triacilglicridos muestran una banda de absorcin dbil que se traslapa con la banda de absorcin del enlace aislado trans, la intensidad de lasbandastraslapadasvaradependiendodelacomposicindelostriacilglicridos,lo que contribuye a la medida del valor de la banda de3 a 5 puntos porcentuales [12]. La banda en 727 cm-1, se asigno a la vibracin de torsin del grupo metileno -(CH2)n- de cadenas alifticas de ms de cuatro grupos metilenos, as como a las vibraciones que estnfueradelplanoporladistribucinsicdeldobleenlace(C-C)delacadena hidrocarbonada [13,16].Losespectrosnomuestranformacindebandascorrespondientesagrupos perxidos,loquepodraserunindiciodeldaoportemperaturaselevadasoporla influenciadeloxigenodelmedioambiente [3]. Par y col. [1], reportan frecuencias de aldehdosycetonasentre1735-1715y1720-1710cm-1respectivamente;porsuparte Silverstein y cols. [6], reportan estas vibraciones entre 1740-1720 cm-1. 3. 2 Espectrometr aUV-Vis LosespectrosUV-Visiblefueronprcticamenteiguales,entodaslascorridas(Fig. 2),presentandounmximodeabsorcinelectrnica,menorqueelndicedeinters espectrofotomtrico de absorcin a 206 nm, no se observaron alteraciones que indicaran lapresenciadeoxidacin,lacual,esacompaadadelaumentodelaradiacin ultravioletaUV,poralgncambioenlaposicindelosdoblesenlaces,enloscidos grasos poliinsaturados, presentando una absorcin intensa a 232-234 nm [14,12].Pazycol.[4],mencionaronqueloscompuestosdeoxidacinprimarioscomo perxidosehidroperxidosabsorbena232nm,concordanteconVieiraycol.[14]. Tampocoseobservaronalteracionesporlapresenciadeoxidacinsecundaria,adecir, aldehdos en262nmocetonasen 268 nm [4].Loantesmencionado,podradebersea 39 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. alteracionesenelaceiteduranteelprocesodeextraccinporlatemperaturade calentamiento al que fue expuesto. Figura 2. Espectros UV-Vis a) M, b) CI, c) CN, d) ES, e) BM, f) FH, g) R y h) BU. Concl usi ones Lastcnicasanalizadaspudieroncontribuirdemanerarpidaeimportanteala investigacindelaestructuradelasmuestrasanalizadas,ascomo,deotros componentesquepudieranestarpresentesdebidoscambiosanivelmolecularenel aceite debido a diversos factores como temperatura, oxidacin, entre otros. A travs de la espectroscopia infrarroja (MIR), se pudo observar de manera clara la presencia de las bandas caractersticas asociadas a los enlaces de los grupos funcionales principalescaractersticosdeunaceite.Identificandoespeciesdegruposfuncionales correspondientes a los diferentes componentes del aceite de em. Los espectros no mostraron formacin de perxidos lo que podra ser un indicio del daosobreelaceiteportemperaturaselevadas,locual,sepudoconfirmarconlos resultados observados en UV-Visible, al no mostrar bandas caractersticas de oxidacin. 40 CapituloII. Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. Recomendaci ones Laexistenciadelabandaaproximadaen2363cm-1entodoslosespectros,pusode manifiestolaposiblepresenciadeCO2,apesardequelosespectrosfueron compensadosparaeliminarlabandacorrespondiente,raznporlaquesedebe considerarevisarelprocedimientodeanlisis,considerandoqueenpruebas preliminaresenunequipoPerkinElmerconunatcnicademuestreodereflectividad total atenuada (ATR),reflejo la presencia de esta banda en una menor intensidad. Agradeci mi entos AlaEscuelaSuperiordeIngenieraQumicaeIndustriasExtractivasdelIPN, laboratoriodeCatlisisyMateriales,laboratoriodeInvestigacindeNanotecnologa por las facilidades prestadas en la realizacin de las pruebas instrumentales.ReferenciasBi bli ogrficas 1.Par,J.R.J.,yBlanger,J.M.R.(1997).InstrumentalMethodsinfood analysis. Netherlands, Amsterdam: Elsevier Science B.V. ISBN: 0-444-81868-5. 2.Castorena,H.;Robles,M.R.;Rojas,M.;Robles,R.R.(n.d.).Aplicacindela espectroscopia infrarroja sobre pasta de aguacate. 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Aplicacin de tcnicas espectroscopicas en el analisis de aceite de em. 43 14.Vieira,T.,yRegitano-dArce,M.(1999).UltravioletSpectrophotometric Evaluation of Corn Oil Oxidative Stability during Microwave Heating and Oven Test. J. Agric. Food Chem., 47, 2203-2206. 15.Sena Jr., D. M., Rodrigues, F. F. G., Freire, P. T. C., de Lima, S. G., Coutinho, H.D.M.,Carvajal,J.C.J.,ydaCosta,J.G.M.(2010).Physicochemicaland spectroscopicalinvestigationofPequi(CaryocarcoriaceumWittm.)pulpoil. Grasas y Aceites, 61, 191-196. 16.Lerma, M.J., Ramis, G., Herrero, J. M., y Simn, E. F. (2010). 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Calle Horno 1003.Santa Cruz Xoxocotlan.C.P. 71230. Oaxaca. Mxico. [email protected] Resumen:LacombinacindelacromatografadegasesGC,paralaseparacinde mezclascomplejasylaespectrometrademasasMSenlaidentificacin,constituyeun instrumento poderoso que se est convirtiendo rpidamente en una herramienta importante en el anlisis de cidos grasos, previa derivatizacin de los mismos. El anlisis del perfil de cidos grasos PAG del aceite de em extrado de diferentes mtodos sin el uso de solventes, fueelobjetivodelpresentetrabajo.Laidentificacinseconsiguiporlacomparacin directa de los tiempos de retencin con un estndar externo, los cuales fueron identificados a su vez, por el uso de una biblioteca digital, as como, por el anlisis de los espectros de masas. Observando que la composicin del aceite de em fue en todos los analitos de cinco cidosgrasosmayoritarios,adecir:palmtico(C16:0),palmitoleico(C16:1),esterico (C18:0), oleico (C18:1) y linoleico (C18:2). El perfil proveniente del mtodo de bao mara fue el ms sobresaliente con una menor proporcin de cidos grasos saturados SFA y una mayor proporcin de cidos grasos monoinsaturados MUFA.PalabrasClave:Perfildecidosgrasos,cromatografadegases,espectrometrademasas, aceite de em, espectro de masas. Abstract:Thecombinationofgas chromatography (GC), for the separation of complex mixturesandthemassspectrometry(MS)intheidentification,isapowerfultoolthatis rapidly becoming an important tool in the analysis of fatty acids after derivatization of the same. The analysis of fatty acid profile of emu oil (PAG), extracted from different methods withouttheuseofsolvents,andwastheobjectiveofthiswork.Theidentificationwas achievedbydirectcomparisonofretentiontimeswithanexternalstandard,whichinturn wereidentifiedbytheuseofadigitallibrary,aswellasfortheanalysisofmassspectra. 44 Captulo III. Anlisis del perfil de cidos grasos del aceite de em por cromatografade gases acoplada a la espectrometra de masas. Notingthatthecompositionofemuoilwasallanalytesoffivemajorfattyacids,tosay, palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), stearic (C18: 0), oleic (C18:1) and linoleic (C18:2). The profile from the water bath method was the most outstanding with a lower proportion ofsaturatedfattyacids(SFA),andahigherproportionofmonounsaturatedfattyacids (MUFA). Key words: Fatty acid profile, gas chromatography, mass spectrometry, oil emu, mass spectrum. 1. Introducci n El perfil de cidos grasos del aceite de em es un factor crtico en su calidad; el inters radicaenlatendenciaqueestetienealmodificarsucomposicinyproporcindurantela extraccin o bien en el proceso de anlisis, estos son muy polares y poco voltiles, lo que conlleva a una serie de desafos y problemas, debido a la posible presencia de reacciones de degradacinporlaformacindeismerosposicionalesy/ogeomtricos,demeritandola composicin original. La concentracin y presencia de cidos grasos FA es fundamental en la estabilidad del aceite [1]. El aceite de em tiene una amplia gama de aplicaciones teraputicas, muchas de ellas, se encuentran patentadas [2]; su valor teraputico depende delPFA,sinembargo,Shimizuy cols.[3]comentaronquelascaractersticasqumicasdelaceitedeem,nohansido divulgadas. Grompone y cols. [4] mencionan que son escasas las publicaciones de trabajos cientficos, acerca de la composicin del aceite del em. Wang y cols. [5] sealaron que son pocos los estudios de investigacin, conducidos a las caractersticas de los lpidos del em. Porsuparte,elaceitecrudodeem,esricoencidosgrasospoliinsaturados, predominando el cido oleico y linoleico [6].Mrquez y cols. [6] y Shimizu y col. [3] mencionan que el aceite de em, est formado de casi un 100% de triacilglicridos, lo cual, significa que es un lpido casi neutro.45 Captulo III. Anlisis del perfil de cidos grasos del aceite de em por cromatografade gases acoplada a la espectrometra de masas. Wangycols.[5]detectaronquelacomposicindeldepsitoadiposoespaldabajadel em,fuede100%decidosgrasos,predominandoeloleico(C18:1n-9),enun49.91%, seguidodelpalmtico(C16:0),enun21.51%;entotaldetectaron10cidosgrasos,5 mayoritarios y 5 minoritarios, identificados por cromatografa de gases.Shimizuycol.[3],determinaronlacomposicineneldepsitoadiposoespaldabaja, observandoloscidosgrasosoleicoen54.3%,seguidodelpalmticoen22.5%yel linoleicoen10.4%,entotaldetectaron6cidosgrasos,5mayoritariosy1minoritario, identificados por cromatografa de gases.Gromponeycols.[4],identificaronelperfildecidosgrasosenmuestrascomerciales, reportando7cidosgrasos,entrelosqueseencontraroneloleico(47.5%),seguidodel palmtico (22.7%) y el linoleico (15%), observando tambin el mirstico (0.3%).EstosestudiosserelacionanconemscriadosenAustralia,EstadosUnidosyCanad, mientrasqueenMxico,nosecuentaconinformacindisponibledelperfildecidos grasos.Sinembargo,unestudioaunnopublicadodeReyesycols.[7]enelestadode Oaxaca,revelquelacomposicindelaceitedeemesde47.9%deoleico,23.3%de palmtico,14.7%delinolnico,8.4% de esterico y 4.5% de palmitoleico, as como 0.9% de linolico.Loscidosgrasosquenocontienenenlacesdoblesseconocencomosaturados(SFA), comoelpalmtico(C16:0),losquecontienensoloundobleenlacesellaman monosaturados(MUFA),comoeloleico(C16:1),presentandoenlamayoradeellosla dobleligaduraentrelostomodecarbono9y10;conmsdeundobleenlace,comoel linoleico(C18:2),seconocencomopoliinsaturados(PUFA),eldobleenlace,tiendea comenzar en el carbono 12 y 15 como el linoleico y linolenico, razn por la que los dobles enlaces no son conjugados [8]. 46 Captulo III. Anlisis del perfil de cidos grasos del aceite de em por cromatografade gases acoplada a la espectrometra de masas. Lapresenciadeinstauracioneshacequeloscidosgrasostenganunagranreactividad qumica, ya que estn propensos a transformaciones oxidativas y de isomerizacin[8]. Las instauraciones presentan dos tipos de ismeros, geomtrico cis (c Z), y trans (t E), as como, posicional, segn sea la localizacin de la doble ligadura en la cadena de tomos de carbono; en estado natural la mayora son cis [1].Diferentes metodologas han sido desarrolladas para la determinacin de la composicin de aceites, siendo la tcnica ms utilizada GC con un detector de ionizacin de flama FID; hasidolatcnicamaselegidaenlaidentificacindecidosgrasosyelmtodo ampliamente utilizado para la separacin e identificacin de los perfiles de cidos grasos en elaceitedeem[3,4,5,6,9],considerandopreviamenteladerivatizacindeloscidos grasos a sus esteres metlicos FAMEs; prctica comn para el anlisis por GC, debido a su bajavolatilidadencompuestosdemsde6carbonos,nopermitiendosuanlisisdirecto [8,10].LosFAMEssonmsestables,menospolaresymsvoltilesqueelcidograso original;puedenserpreparadosatravsdediversosmtodosdederivatizacin; comnmenteesutilizadalasaponificacinalcalinaseguidadelusodeltrifluoroborano-metanol,estetieneunaaltahabilidaddeesterificarytransesterificar,lasaponificacin alcalina, solo permite minimizar el tiempo de velocidad de reaccin [11]. La separacin de los FAMEs se lleva a cabo a travs de una columna capilar, por ejemplo, CPSil 88, BPX-70 o SP2340, reportadas con excelente resolucin para su anlisis, y sobre todo en ismeros de posicin y geomtricos [8,11]. La introduccin de nuevas fases polares como la columna BPX