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CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL ACEITEESENCIAL DE ALBAHACA. II

PHYSICAL-CHEMICAL CHARACTERIZATION OF ESSENTIALOIL OF BASIL. II

Elizabeth Murillo*, Katherine Fernández**, Diana M. Sierra** y Amparo Viña*

Recibido: 02/08/04 – Aceptado: 02/12/04

RESUMEN

Se estudió la composición química delaceite esencial de Ocimum americanumL. (albahaca querendona morada) obteni-do por hidrodestilación de vegetales reco-lectados en Chapetón-Ibagué. El análisisrealizado por cromatografía de gases dealta eficiencia/detector selectivo de masas(HRGC/MSD) reveló que la esencia estáconstituida en un 85,4% por cinamato demetilo y un 5% de estragol. Adicional-mente, se caracterizó el aceite esencialmediante la determinación de la densi-dad, índice de refracción, pH, solubilidady los espectros IR y UV.

Palabras clave: Albahaca, Ocimumamericanum, aceite esencial, cinamato demetilo, hidrodestilación, quimiotipo.

ABSTRACT

The essential oil of Ocimum americanumL. (querendona morada basil) obtainedby hydrodistillation from vegetables gat-

hered in Chapeton-Ibague, was analysedby high resolution gas chromatography/mass selective detector (HRGC/MSD).Its chemical composition was characteri-zed by the presence of a high percentageof methyl cinnamate (85.4%) and estra-gol 5%. The density, refraction index,pH, solubility and spectroscopy analysis(IR-UV) of the hydrodistilled oil were de-termined.

Key words: Basil, Ocimum america-num, essential oil, methyl cinnamate,hydrodistillation, chemotypes.

INTRODUCCIÓN

La albahaca, género Ocimum (Lamia-ceae), es también conocida como basilic(Francia), basil (Inglaterra), basilico (Ita-lia), basilikum y basilienkraut (Alema-nia), tulsi (India), chiu Ts´Eng T´A(China), damma-kasseh y ofgahng (Etio-pía), hung que (Vietnam), entre otros (1,2). El conocimiento del vegetal a nivelmundial justificaría en parte la diversidad

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REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, VOLUMEN 33, No. 2 DE 2004

* Departamento de Química. Facultad de Ciencias. Universidad del Tolima, Ibagué, Colombia.Correo electrónico: [email protected]

** Especialización en química de productos naturales, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad delTolima.

de usos y aplicaciones encontrados parala planta completa o bien para su aceiteesencial en alimentos, cosmética, perfu-mería, productos orales y dentales, lico-res, medicina e incluso ornamental (2, 3,4, 5), lo que a su vez redunda en múltiplesestudios científicos realizados a las espe-cies vegetales de este género a fin de co-nocer sus características agronómicas (2,6), la composición química del aceiteesencial (1, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12) o la ac-tividad biológica (1, 4, 9, 13,). En Co-lombia, el interés por el estudio de la al-bahaca se concentra principalmente en laUniversidad del Tolima, en donde se hainvestigado desde el punto de vista botá-nico (14), químico (13, 15) y de su bioac-tividad (16, 17, 18, 19, 20, 21).

Pese a que Viña y Murillo (13) estu-diaron la composición química de docevariedades de albahaca recolectadas enIbagué, en la primera etapa de este estu-dio se verificó la composición química delos volátiles de una de ellas –albahacaquerendona morada (Ocimum america-num L.)–, dado que en la segunda fase dela investigación se pretende probar su ac-tividad antimicrobiana frente a la levadu-ra Candida albicans, generadora de unapatología que afecta un amplio sector po-blacional, y porque además fue recolecta-da en una zona suburbana diferente de lameseta de este municipio, en relación conla citada por las investigadoras antesmencionadas. Debe recordarse que la sín-tesis de los aceites esenciales en plantasaromáticas depende de la genética del ve-getal, de su estado de desarrollo vegetati-vo y de los factores agroclimatológicos(22, 23).

Este trabajo se propuso examinar lascaracterísticas físico-químicas del aceite

esencial de O. americanum, lo que con-tribuye ampliar el conocimientocientífico de las especies aromáticas delTolima.

PARTE EXPERIMENTAL

Material vegetal

Los volátiles de Ocimum americanum L.se extrajeron a partir de la parte aérea deplantas en época de floración cosechadasen la zona de Chapetón-Ibagué, ubicada a1390 msnm, 22 ºC y 70% de humedad re-lativa. Las muestras se secaron en estufa(35-40 ºC). La identificación del vegetalse realizó utilizando las claves taxonómi-cas aplicadas en el Herbario TOLI de laUniversidad del Tolima.

Extracción del aceite esencial

Hojas, flores y tallos tiernos del materialvegetal (100 g), se sometieron a hidrodes-tilación (1:10) en un aparato modificadopor Clevenger (15) durante 2h, manta decalentamiento: 90 ºC, termostato: 7 ºC.El producto se secó sobre Na2SO4 anhí-dro, se almacenó en recipientes protegi-dos de la luz y se guardó en nevera a 4 ºChasta su utilización.

Características físicas

Al aceite esencial se le determinó el co-lor, el olor, la densidad, el índice de re-fracción, la solubilidad en éter de petró-leo, diclorometano, acetato de etilo,etanol, metanol, agua y tween. Adicio-nalmente se registró el rendimiento y losespectros IR y UV, en un equipo GenesisMattson 9423 FTIR, y en un espectrofo-

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tómetro UV/VIS Milton-Roy Genesis-5,respectivamente.

Análisis HRGC/MSD

Preparación de la muestra. El aceite

esencial de albahaca querendona morada

(50 ìL) se disolvió en diclorometano (1mL); el extracto final (1 ìL) se inyectó alcromatógrafo de gases acoplado a masas.

Parámetros analíticos. Los constitu-yentes mayoritarios del aceite esencial yla cantidad de cada compuesto se determi-nó a través de un análisis HRGC/MSD,con un cromatógrafo de gases HP 5890ASeries II (Hewlett-Packard, Palo Alto,California, USA), con un detector selec-tivo de masas HP 5992. Las condicionesGC fueron: columna capilar de 5% fe-nil-poli (dimetilsiloxano), longitud de 60min-1 X 0,25 mm i.d.; espesor de la faseestacionaria 0,25 ìm; temperatura 50 ºC(5 min), 5-270 ºC min-1 (30 min); se utili-zó He como gas de acarreo (99,995%) apresión de 200 kPa, velocidad de 1 mLmin-1 a 70 ºC; puerto de inyección splitautomático HP 6890 (relación split 30:1)a 250 ºC; volumen de inyección, 1ìl (sln.5% v/v de aceite esencial en diclorometa-no). Las condiciones del espectrómetrode masas (MSD) fueron: Cámara de ioni-zación a 183 ºC, presión 5,6 x 10-5 torr.(N2), línea de transferencia a 285 ºC;analizador: emisión 35 mA, ion focus 90V, repeller 25,03 V, Ent. lens 40,66 V,energía de los electrones ionizantes 70eV, multiplicador 1988 V, velocidad debarrido 2,13 (scan seg-1), filamento off 8min, rango de m/z 40-350 u.m.a.s. Loscompuestos fueron identificados porcomparación de los espectros de masas decada componente resultante en laHRGC/MSD, con los estándares de las

bases de datos NBS75K y Wiley 138, ycon datos reportados en la literatura (5,24, 25, 26, 27).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Características físicas

Las propiedades físicas de los aceitesesenciales están relacionadas con la di-versidad de sus constituyentes, convir-tiéndose en un instrumento rápido deidentificación y evaluación del grado depureza o del origen del producto, puestoque se trata de su huella digital.

La Tabla 1 muestra las característicasfísicas del aceite esencial de Ocimumamericanum L. cultivada en la zona deChapetón-Ibagué.

Color. Aunque la gran mayoría de lasesencias vegetales son incoloras, algunaspresentan coloraciones modificables porel oxígeno del aire; es el caso del aceiteesencial de albahaca querendona morada,cuyo color amarillo suave es modificadopor acción de la luz, lo que a su vez insi-núa la presencia de compuestos alifáticoscon pocas insaturaciones o bien aromáti-cos monoanulares.

Densidad. Las densidades de los acei-tes esenciales generalmente oscilan entre0,8 y 1,2 g/mL (28). El valor de 1,0332g/mL encontrado en la esencia bajo estu-dio, implicaría un alto contenido decompuestos de bajo peso molecular o deconstituyentes tipo fenol capaces de aso-ciarse a través de puentes de hidrógeno,que aumentarían la masa en un volumenpequeño.

Índice de refracción. En su gran ma-yoría las esencias vegetales muestran ín-

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dices de refracción entre 1,40 y 1,61 a20 °C (28). Como se observa en la Ta-bla 1, el valor encontrado para la esen-cia bajo estudio se encuentra dentro delos rangos normales.

pH. El pH 5,0 determinado en estecaso es un indicio de la presencia de com-puestos tipo fenol, lo que concuerda conlo planteado en la densidad.

Solubilidad. Como es de esperarse, elaceite resulta soluble en solventes de na-turaleza orgánica e insoluble en agua; noobstante, ésta adquiere el olor y sabor dela esencia al mezclárseles, lo que se expli-ca por la presencia de compuestos capa-ces de formar puentes de hidrógeno conella o bien moléculas lo suficientementepequeñas para solubilizarse en el agua.

Características espectroscópicas. Elespectro IR del aceite en estudio dejó verabsorciones características en 3141,3035, 1814, 1479, 1035 y 673 cm-1. Porsu parte, el espectro UV mostró bandas a205 nm, (A: 0,251), 217 nm (A: 0,240) y277 nm (A: 0,293).

Composición química

Los constituyentes químicos de los acei-tes esenciales pertenecen de manera casiexclusiva a dos grupos caracterizados pordiferentes rutas biosintéticas: el de losterpenoides, los más abundantes, y loscompuestos aromáticos derivados del fe-nilpropano (C6-C3), mucho menos fre-cuentes.

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Características Valoración

Olor Hierbas amargas

Color Amarillo claro

pH 5,0 a 26 ºC

Densidad 1,0332 g/mL

Índice de refracción 1,515 a 26 ºC

Rendimiento 0,3%

Solubilidad

Éter de petróleo S

Cloroformo S

Diclorometano S

Acetato de etilo S

Etanol S

Metanol S

Agua Ins.

Tween S

Tabla 1. Características físicas del aceite esencial de Ocimum americanum L. Cultivadaen Chapetón-Ibagué

S Soluble, Ins Insoluble

La Tabla 2 relaciona los tiempos de re-tención y las cantidades relativas de losconstituyentes del aceite esencial en estu-

dio. Como se observa, los componentesmayoritarios del aceite son: cinamato demetilo (85,4%), metil chavicol (5%) y

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Nº Pico tR/min Identificación Cantidad relativa (%)

1 17,70 Limoneno 0,1

2 17,80 ß-felandreno 0,3

3 17,85 1,8-Cineol (eucaliptol) 0,3

4 18,25 trans-Ocimeno 0,4

5 19,96 Fenchona 0,3

6 20,10 Terpinoleno 0,15

7 20,19 Linalol 0,15

8 22,47 3- Tujanol 0,1

9 23,76 Metil chavicol (estragol) 5,2

10 27,15 (Z)-Cinamato de metilo 10,0

11 30,14 (E)-Cinamato de metilo 75,4

12 30,80 Cariofileno 0,8

13 30,92 (Z)-ß-Farneseno 0,7

14 31,23 (E)-ß-Farneseno 0,4

15 31,76 ß-Selineno 0,5

16 32,40 Valenceno 0,3

17 32,78 Biciclogermacreno 0,4

18 33,18 �-Cadineno 0,2

19 33,69 Germacreno B 1,3

20 34,94 Espatulenol 0,3

21 35,15 Óxido de cariofileno 0,6

22 35,84 Sesquiterpenoide C15H24O 0,3

23 36,48 Epi- Biciclosesquifelandreno 0,6

24 36,93 ß-Eudesmol 0,2

25 37,40 �-Bisabolol 0,2

26 44,1 N.I. 0,2

27 44,55 N.I. 0,1

28 50,07 N.I. 0,2

Tabla 2. Componentes químicos del aceite esencial hidrodestilado de albahaca queren-dona morada colectada en la zona de Chapetón-Ibagué

N.I.: No identificado.

germacreno (1,3%). Es notoria la preva-lencia de compuestos fenilpropanoides(90,4%).

Quimiotipo

El quimiotipo de un aceite esencial se de-fine con base en sus constituyentes mayo-ritarios; para Grayer (29) aquellos com-puestos detectados en cantidad igual osuperior al 20% son tenidos en cuentapara tal propósito. Adoptando este crite-rio, la Tabla 2 deja ver con claridad que elquimiotipo de los volátiles de Ocimumamericanum de Chapetón-Ibagué es “ci-namato de metilo”.

El mercado mundial para el aceiteesencial de albahaca está dominado pordos tipos: el europeo (Europa, región delMediterráneo y Estados Unidos), carac-terizado por altas concentraciones de li-nalol y metil chavicol en relación 2:1 o3:1, y el tipo egipcio, similar al anteriorpero con cantidad y proporción mayor demetil chavicol en relación con el linalol(2). El quimiotipo establecido para elaceite esencial estudiado es poco fre-cuente, aunque resulta similar al de ori-gen búlgaro. Cabe anotar que este qui-miotipo fue encontrado en el 80% de lasespecies de albahaca estudiadas por Viñay Murillo (13).

Los resultados que muestra la Tabla 2adicionalmente permiten agrupar losconstituyentes del aceite, de acuerdo consus cantidades relativas, en tres familiasde compuestos: fenilpropanos (90,6%),monoterpenos (1,8%) y sesquiterpenos(6,8%). La Figura 1 ilustra el perfil quí-mico del hidrodestilado definido en lasdos investigaciones mencionadas como“fenilpropano”, con compuestos sinteti-

zados a través de la ruta biogenética delácido shikímico. Cabe resaltar la dismi-nución del contenido de monoterpenosen la esencia analizada en este trabajofrente a lo reportado en la investigaciónanterior.

La síntesis de monoterpenos y sesqui-terpenos es particularmente dependientede la producción de acetil CoA, ademásde las enzimas apropiadas y estructurasde membrana para la compartamentaliza-ción intracelular (30). Podría pensarseque los factores que alteran tanto la gene-ración de biomasa como la acumulaciónde aceite esencial en la planta afectaríanla concentración y el metabolismo de es-tos constituyentes secundarios.

Si se comparan los componentes ma-yoritarios (con contenido mayor al 1%)encontrados en la actual investigaciónfrente a los reportados por Viña y Murillo(13) para la misma albahaca (Tabla 3), sedestaca que el quimiotipo establecidopara la esencia en las dos investigacioneses el mismo, aunque con diferencias en

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Figura 1. Perfil químico del aceite esencial de al-bahaca querendona morada colectada en Chape-tón-Ibagué comparada con la reportada por Viña yMurillo (13).

sus cantidades relativas, independiente delas condiciones agroclimatológicas en lasque se encontraban cultivadas las plantasde dichos estudios.

El linalol, considerado como contribu-yente importante en el fino olor de losaceites tipo europeo y egipcio, disminuyóconsiderablemente en el aceite objeto delestudio, aunque el porcentaje de metilchavicol, otro compuesto importante, semantuvo casi igual.

En general, el número y tipo de consti-tuyentes químicos de Ocimum america-num recolectada en dos zonas suburbanasdiferentes de la meseta de Ibagué, resul-tan similares, encontrándose diferenciassólo en las cantidades relativas de cadacomponente.

Simon et al. (31) encontraron que elcontenido de linalol y metil chavicol se in-crementa en la medida que aumenta el es-trés por agua, y sugieren que aun bajo unapresión media de déficit hídrico puede

acrecentarse el contenido de aceite esen-cial y alterarse su composición, la cual esaltamente responsable del aroma, sabor ybioactividad de la planta. Burbott y Loo-mis (32) teorizaron que la acumulación deterpenos depende del balance entre la fo-tosíntesis en el día y la utilización de losproductos de este proceso en la noche.Todo lo anterior induce a pensar que lapuesta en acción del mecanismo enzimá-tico que incrementa la biosíntesis de com-puestos C6-C3 depende en gran manera delas condiciones medioambientales.

La literatura (33, 34, 35, 36) reconocea los fenilpropanoides como compuestoscon una alta actividad biológica; la mayorcantidad de cinamato de metilo y de metilchavicol encontrados en la esencia de laactual investigación, podría encontrarrespuesta al medio agreste en que se desa-rrolló el vegetal; se esperaría entoncesuna alta acción antimicrobiana frente aCandida albicans, debido al alto conteni-do de los dos fenilpropanos y potenciali-

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Componentes Resultados investigaciónactual, 2004 (%)

Resultados Viña y Murillo,2000 (%)

(Z)-cinamato de metilo 10 9,7

(E)-cinamato de metilo 75,4 65,2

metil chavicol 5,2 6,36

Linalol 0,15 4,62

Terpinoleno 0,15 __

Germacreno 1,3 0,46

Cariofileno 0,8 1,3

1,8-cineol 0,3 1,98

ß-felandreno 0,6 __

trans-ocimeno 0,4 1,84

ß-farneseno 1,1 0,43

Tabla 3. Comparación de algunos componentes químicos del aceite esencial de albahacaquerendona morada en dos investigaciones llevadas a cabo en Ibagué-Tolima

zada por la presencia del sesquiterpenogermacreno y los constituyentes minori-tarios.

CONCLUSIONES

El aceite esencial de albahaca querendonamorada recolectada en la zona de Chape-tón-Ibagué en época de floración muestraun rendimiento de 0,3%, un 85,4% de ci-namato de metilo, máximos al UV de205, 217 y 277 nm, señales en el IR en3141, 3035, 1814, 1479, 1035 y 673cm-1, solubilidad en solventes orgánicos einsolubilidad en agua.

El quimiotipo “cinamato de metilo”tipifica el aceite esencial de Ocimumamericanum L. (albahaca querendonamorada) de Ibagué-Tolima. El perfil quí-mico del aceite está constituido por fenil-propanos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen el apoyo dado por ellaboratorio de fitoquímica del Departamen-to de Química de la Universidad del Toli-ma. El soporte técnico del laboratorio decromatografía de la Universidad Industrialde Santander es altamente apreciado.

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