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Publicación SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
JORNADAS SOBRE UN PROGRAMA DE ESTUDIO REGIONAL DE FLORA NATURAL Y CULTIVOS DE ESPECIES AROMÁTICAS Y MEDICINALES
Volumen VI - Neuquén 1981 - pág 35 a 44.


DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE MENTOL EN ACEITES ESENCIALES DE MENTA PIPERITA POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ESTUDIO ESTADÍSTICO COMPARATIVO CON EL ANÁLISIS QUÍMICO
Isaac MIZRAHI (*), Miguel A. JUÁREZ (*) y Violeta SONVICO (**)

(*) Doctor en Química y Técnico Químico, respectivamente, integrantes de la Unidad Plantas Aromáticas del Departamento de Botánica, Centro de Investigaciones de Recurbos Naturales - INTA, Castelar, Buenos Aires.
(**) Doctora en Estadística, Jefa del Eepartamento de Estadística del C . N.I.A. - INTA, Castelar.

El aceite esencial de menta piperita (Mentha piperita L.), de gran importancia comercial, es muy utilizado como aromatizante de productos farmacéuticos, pastas dentífricas, bebidas alcohólicas y no alcohólicas, confituras, caramelos, etcétera (1, 2, 3, 4).

En nuestro país se cultiva esta menta principalmente en las provincias de Córdoba, San Luis, Mendoza y San Juan (5, 6), estimándose la producción anual de aceite esencial en 1978, en unas 25 - 30 toneladas (5, 7) si bien en la actualidad a disminuido apreciablemente por factores económicos circunstanciales.

Teniendo en cuenta la importancia de esta menta el INTA introdujo hace varios años material de reproducción de buena calidad de Inglaterra e Italia, importantes países productores de su aceite esencial.

Los materiales introducidos fueron multiplicados en Castelar, provincia de Buenos Aires, determinándose durante varios años los rendimientos y la calidad de sus esencias. El clon 626 seleccionado fue distribuido en distintas zonas del país consideradas aptas para su cultivo, observándose buena adaptación en las mismas (8). Este clon ha contribuido a la iniciación de algunos cultivos industriales tales como los de San Luis y Córdoba (9).

En el análisis de la esencia de menta piperita se emplean en nuestro país los métodos indicados en las normas IRAM (10), determinándose principalmente el porcentaje de alcoholes libres, expresados como mentol, que influyen notablemente en su calidad y valor comercial (11).

La valoración de los alcoholes libres por el método indicado en las normas IRAM e internacionales (1, 12, 13, 14) requiere un tiempo apreciable debido a que es necesario acetilar la esencia, determinar el índice de éster antes y después de la acetilación y disponer además de suficiente volumen de muestra.

En este trabajo se trato de hallar un procedimiento por espectroscopia infrarroja, que permitiera determinar cuantitativamente los alcoholes libres como mentol en la esencia y cuyos resultados fueran comparables con los hallados por análisis químico. Ademas, la valoración espectrofototnétrica se efectuaría en forma rápida empleando pequeñas cantidades de muestra.


PARTE EXPERIMENTAL

Ensayos experimentales permitieron comprobar que existía una correlación entre la intensidad de la banda a 993 cm-1 de los espectros infrarrojos de menta piperita (15) y el contenido de alcoholes libres determinado por análisis químico. Se observó aderas, que soluciones de 1-mentol y esencias de menta piperita con igual contenido de mentol y alcoholes libres respectivamente, presentaban una absorbancia bastante similar a 993 cm-1.

Se consideró por ello posible determinar el contenido de alcoholes libres en la esencia empleando una curva de calibración obtenida con soluciones de 1-mentol puro de distintas concentraciones y sus respectivas absorbancias a 993 cm-1.

Para obtener la curva de calibración se prepararen soluciones de 1-mentol, de 99,70% de pureza determinada por cromatografía en fase gaseosa, en cloroformo de concentraciones entre 30 y 50 % (p:p), teniendo en cuenta que estos valores incluyen los contenidos de alcoholes libres normalmente presentes en la esencia de menta piperita (1, 2, 4, 13).

De los espectros infrarrojos de estas soluciones se determinaron las absorbancias a 993 cm-1, tomando como base la absorbancia a 2.000 cm-1. La recta que representaba los porcentajes de mentol en la solución y las respectivas absorbancias a 993 cm-1 fue calculada matemáticamente por el método de los cuadrados mínimos (16).

Por medio de esta recta se calculó posteriormente el porcentaje de alcoholes libres de 22 esencias de menta piperita, empleándose la absorbancia a 993 cm-1 de sus respectivos espectros.

Se utilizaron esencias obtenidas con vapor directo (17) que presentaron espectros infrarrojos típicos (15, l8) y que abarcaran un rango lo más amplio posible en su contenido de alcoholes libres.

Se determinó en estas esencias el contenido de alcoholes libres por análisis químico según las normas IRAM (14), con el objeto de comparar estadísticamente los resultados obtenidos por los dos métodos.

Para el análisis estadístico (19, 20) se hizo en. primer lugar una representación gráfica de los porcentajes de mentol hallados por ambos métodos para las 22 esencias consideradas, la que sugirió una relación lineal entre las dos variables.

Con el fin de estudiar esta relación se calcularon:

1 - Variancias entre determinaciones de los porcentajes de mentol hallados para cada muestra en los dos métodos:


2 - Variancias promedios para el método espectrofotométrico y químico:

3 - Estimación de la ecuación de regresión, que se representa en la figura I.

4.- Variabilidad de los puntos alrededor de la recta de regresión: S2 y. x = 2,74

5 - Variancia del coeficiente de regresión: S2 = 0,0118149

6 - Prueba de la hipótesis θ = 0, que fue rechazada al nivel del 5%.

7 - Intervalos de confianza para la recta de regresión:

donde t 5% ,20 = 2,086 (según tabla de Student)

En la obtención de los espectros infrarrojos se empleó un espectrofotómetro Perkin Elmer Modelo 467 y una celda sellada de 0,0257 mm de espesor, con ventanas de bromuro de potasio. En la repetición del espectro de una misma menta se obtuvo una reproducibilidad de la absorbancia a 993 cm-l dentro de 1 % y de un 0,84 %, en promedio, en el valor del porcentaje de mentol.

En la determinación de alcoholes libres por análisis químico, los datos aislados difirieron de la media que se incluye en la tabla I en 0,90% (promedio de las 22 muestras estudiadas).


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La recta obtenida mediante el método de los cuadrados mínimos, a partir de las soluciones de mentol de concentración conocida fue la siguiente:

En la tabla I se indican los porcentajes de mentol determinados por esta recta en las 22 esencias consideradas, los valores hallados por análisis químico y las variancias de los dos métodos.

Al efectuar el estudio estadístico de los porcentajes de alcoholes libres hallados por espectroscopia infrarroja y por análisis químico se observa que hay una relación lineal entre ambos conjuntos de valores. Esta es expresada por la ecuación:

= 4,21 + 0,901 . x

El cálculo del intervalo de confianza para esta recta permite inferir que, con una probabilidad del 95 %, la verdadera función lineal que relaciona ambos métodos está cubierta por este intervalo. Así, un valor de alcoholes libres calculado por espectroscopia infrarroja tiene una probabilidad del 95 % de estar dentro de los límites del intervalo de confianza indicados en la figura 1 y tabla II, respecto del porcentaje que se hallaría por análisis químico. Esto significa que si el valor de mentol determinado por infrarrojo es de 36,5% y se deseara conocer cual sería el porcentaje hallado si se utilizara el nétodo químico, podría afirmarse que el intervalo (34,9 - 39,4 %) cubre ese porcentaje con un riesgo de error del 5 % . Si el valor hallado per espectroscopia infrarroja es de 44,5% el intervalo de confianza sería (41,9 -46,7%).

La correspondencia entre los dos métodos se basa en que el análisis estadístico ha determinado que ambos resultados (infrarrojo y químico) están relacionados linealmente y que el coeficiente de regresión es significativamente distinto de cero. La función lineal y los intervalos de confianza (figura 1 y tabla II) permiten afirmar que esta correspondencia es satisfactoria.

La concordancia entre estas dos técnicas de análisis surge también en la tabla III, donde se observa que las diferencias entre ellas son menores a 5,50% en el 90,91% de las esencias estudiadas, con un valor promedio inferior a 3,30% para las 22 nuestras.

Los resultados obtenidos por esta técnica infrarroja son comparables con los hallados por Farnow (21) en el análisis por cromatografía en fase gaseosa de mezclas sintéticas de los principales componentes de la esencia de menta piperita. Las diferencias entre los valores hallados por cromatografía y la cantidad pesada fueron para 1-mentol de 0,88 7, a 33,00 % por integración interna y diferentes métodos de determinación de áreas, incluido el integrador electrónico y de 0,00 a 24,78% por integración de las áreas corregidas por empleo de los factores de respuesta del detector para cada componente.

También se comparan satisfactoriamente con los hallados por Mizrahi, Gómez Artero y Rossi (22) en el estudio de una mezcla sintética de mentol, acetato de mentilo y mentona por cromatografía en fase gaseosa y varios métodos de evaluación de áreas, que obtuvieron por integración interna diferencias para mentol de 0,10 a 25,20 % , mientras que por el método del standard interno ellas fueron de 0,10 a 7,00 %.

Se considera satisfactoria la concordancia obtenida entre la técnica infrarroja descripta y el análisis químico, presentando la espectroscopia infrarroja una mayor rapidez en el análisis, un requerimiento mínimo de muestra y una mejor reproducibilidad en la determinación (menor variancia).

Agradecimientos

A la firma ENYS S.A. y a su Director Técnico Ing. Qco. Ricardo Perina por su valiosa colaboración al determinar la pureza del mentol por cromatografía en fase gaseosa.

Al Sr. José Almada por su aporte en el análisis químico de los aceites esenciales.



Figura 1: Representación gráfica de los porcentajes de mentol, hallados por espectroscopia infrarroja y análisis químico.
Recta de regresión e Intervalo de confianza (5 %).



Tabla I.- Determinación de mentol en esencias de menta piperita por espectroscopia infrarroja y análisis químico.
Varianias de los métodos.

Muestra N
x
Mentol por espectroscopia infrarroja %
y
Mentol por análisis químico %
Variancias entre determinaciones aisladas
en la espectroscopia infrarroja
en el análisis químico

1

36,73

34,86

0,0450

0,2178

2

36,89

36,08

0,0841

0,2178

3

34,55

36,17

0,0613

0,4050

4

36,08

36,28

0,512

0,1250

5

36,33

36,37

0,0578

0,2450

6

38,55

36,55

0,0545

0,0338

7

36,35

36,65

0,0722

0,0648

8

37,82

37,21

0,0648

0,4050

9

37,90

37,60

0,0162

0,0968

10

38,95

37,78

0,0722

0,4802

11

39,54

38,14

0,0685

0,1800

12

35,02

38,68

0,0761

0,1682

13

36,94

40,50

0,0050

0,0221

14

39,83

41,25

0,0288

0,2592

15

40,12

41,36

0,0841

0,1922

16

39,73

41,60

0,0481

0,1922

17

42,48

42,82

0,0242

0,6728

18

43,80

42,99

0,1250

0,2048

19

42,16

43,26

0,0648

0,3872

20

43,56

45,15

0,0648

0,4608

21

46,67

45,23

0,1352

0,5000

22

44,79

45,32

0,0085

0,3528


Tabla II: Intervalos de confianza de la Ecuación de regresión
= 4,21 + 0,901 . x

x
Intervalo de confianza
Límites del Intervalo de confianza (5 %)

35,00

35,75

± 2,35

33,40 - 38,10

36,50

37,10

± 2,25

36,25 - 40,65

38,00

38,45

± 2,20

36,25 - 40,65

39,50

39,80

± 2,18

37,62 - 41,98

41,00

41,15

± 2,21

38,94 - 43,36

42,00

42,05

± 2,25

39,80 - 44,30

43,00

42,95

± 2,30

40,65 - 45,25

44,50

44,31

± 2,42

41,89 - 46,73

46,00

45,66

± 2,58

43,08 - 48,24


Tabla III: Diferencias porcentuales de mentol entre la espectroscopia infrarroja y
el análisis químico.

Muestra N
Base espectroscopia infrarroja %
Base análisis químico

1

- 5,09

+ 5,36

2

- 2,20

+ 2,25

3

+ 4,69

- 4,48

4

+ 0,55

- 0,55

5

+ 0,11

- 0,11

6

- 5,19

+ 5,47

7

+ 0,83

- 0,82

8

- 1,61

+ 1,64

9

- 0,79

+ 0,80

10

- 0,30

+ 3,10

11

- 3,54

+ 3,67

12

+ 10,45

- 9,46

13

+ 9,64

- 8,79

14

+ 3,57

- 3,44

15

3,09

3,00

16

+ 4,71

- 4,50

17

+ 0,80

- 0,79

18

- 1,85

+ 1,88

19

+ 2,61

- 2,54

20

+ 3,65

- 3,52

21

- 3,09

+ 3,18

22

+ 1,18

- 1,17

Promedio

3,28

3,21


BIBLIOGRAFÍA

  1. FENAROLI, G. Le sostanze aromatiche. I. Sostanze aromatiche naturali. Milano. Ulrico Hoepli. 1963.
  2. FURIA, T.E. y N. BELLANCA. Fenaroli's Handbook of flavor ingrediente. Cleveland. The Chemical Rubber Co. 1971.
  3. MARZOCCA, A. Referencias sobre el cultivo y explotación de algunas plantas aromáticas en Italia, Francia e Inglaterra. IDIA (171): 1-47. Bs. Aires. 1962.
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  5. STORTI, N. Estadísticas extraoficiales de la Secretaría de Agri cultura y Ganadería de la Nación, período 1978/1979. Bs. Aires. 1980.
  6. MIZRAHI, I. y M.A. JUÁREZ. Informe comisión técnica del INTA. Primer Congreso Nacional sobre Recursos Naturales Aromáticos y Medicinales. Merlo, San Luis, y Villa Dolores, Córdoba. 1977.
  7. CAMISA, N.A. Aceites esenciales en perfumería. Quinta Reunión Anual de los Químicos Cosméticos Argentinos. Tandil. 1978.
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  10. INSTITUTO ARGENTINO DE RACIONALIZACIÓN DE MATERIALES. Norma IRAM-SAIPA 185-17. Aceite esenciales. Aceite de menta piperita. Bs. Aires. 1972.
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