TRABAJOS CIENTIFICOS Plantas medicinales, aromáticas y tintóreas.

El rescate de las cosas que se han hecho bien.

Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
III CONGRESO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES AROMÁTICOS Y MEDICINALES
Volumen VIII - 1983 - pág 164 a 159.

DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE CINEOL EN ESENCIAS DE Eucaliptus fruticetorum Y E. globulus POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ESTUDIO ESTADÍSTICO COMPARATIVO CON LOS VALORES OBTENIDOS POR EL ANÁLISIS QUÍMICO
ISAAC MIZRAHI*, VIOLETA SONVICO**, y MIGUEL A. JUÁREZ***

* Doctor en Química.
** Doctora en Estadística, Jefa del Departamento de Estadística del Centro Nac. de Invest. Agropecuarias.
*** Técnico Químico, integrantes de la Unidad Plantas Aromáticas del Departamento de Botánica, INTA-Castelar, Castelar, provincia de Buenos Aires

La esencia de eucalipto es muy utilizada en la industria cosmética y alimenticia en pastas dentífricas, desodorantes, caramelos, confituras, etc. y en la industria farmacéutica, El consumo nacional es estimado en unas 25 toneladas anuales.

La esencia se obtiene en nuestro país a partir de Eucalyptus globulus. Las mayores plantaciones se encuentran en el sureste de la provincia de Buenos Aires, destacándose la zona de Mar del Plata, Necochea, Miramar, Lobería, Balcarce y Tres Arroyos.

La producción de esencia en el período 1978/79 ha sido estimada en 20 toneladas (1), habiéndose producido posteriormente una disminución apreciable de la misma, por condiciones económicas adversas, siendo difícil establecer la producción actual.

El contenido de cineol en las esencias nacionales es bajo y generalmente del orden del 55 % al 65 %, lo cual podría atribuirse a que su explotación como aromática es complementaria a su utilización en forestación para contener o atenuar la erosión, en cortinas protectoras o en el aprovechamiento de su madera en parquets, postes, etc. (2, 3). Este bajo contenido de cineol influye desfavorablemente en su valor comercial.

Se ha sugerido por ello la introducción de otros eucaliptos con un porcentaje de cineol superior al 70 % y también mayor rendimiento de esencia. Tal es el caso del Eucalyptus fruticetorum (= E. polybractea), el E. smithii, el E. dives var. C y el E, radiata var. australiana (4, 5, 6).

Teniendo en cuenta lo mencionado, la Unidad Plantas Aromáticas del INTA, introdujo hace algunos años semillas de Eucalyptus fruticetorum del Forestry and Timber Bureau de Australia, el cual fue ensayado posteriormente en Castelar, Buenos Aires y otras zonas del país, observándose un buen comportamiento (7). En los últimos años se ha efectuado en Castelar una selección individuo x individuo con lo cual se han podido obtener varios ejemplares que se destacan por su buen rendimiento de esencia y alto contenido de cineol en las mismas (8).

La valoración de cineol en las esencias de E. fruticetorun y E. globulus se efectúa por el método del ortocresol indicado en la norma IRAM (9). Su determinación requiere un tiempo apreciable y disponer de suficiente volumen de muestra.

Por tal motivo en este trabajo se trató de desarrollar una metodología por espectroscopia infrarroja que permitiera determinar cuantitativamente el contenido de cineol en las esencias de estos dos eucaliptos y que los valores obtenidos fueran estadísticamente comparables con los hallados por análisis químico, con la particularidad que sería una determinación más rápida y requeriría mínimas cantidades de esencia.

PARTE EXPERIMENTAL

Ensayos experimentales permitieron establecer que existía una correlación entre la intensidad de la banda 1307 cm^-1 de cineol de los espectros infrarrojos de esencias de E. fruticetorum y E. globulus (10, 11) y su contenido de cineol hallado por análisis químico. Se comprobó además, que soluciones de cineol y esencias de estos eucaliptos con igual porcentaje en ese componente, determinado por análisis químico, mostraban una absorbencia bastante semejante a 1307.

Lo indicado sugirió la posibilidad de determinar cuantitativamente el contenido de cineol en estas esencias, utilizando curvas de calibración obtenidas con soluciones de cineol (de 98,5 % de pureza determinada por cromatografía en fase gaseosa) en sulfuro de carbono, entre 74,39% y 97,51% (p : p) para E. fruticetorum y entre 48,89 % y 73,52 % para E. globulus.

Se determinaron en estas soluciones las absorbencias a 1307 cm^-1 de sus espectros, tomando como base la absorbencia a 2000 cm^-1, efectuándose 5 repeticiones en cada caso, con el propósito que la variancia del promedio se mantuviera dentro de límites satisfactorios.

Se estudió, para cada eucalipto, la expresión matemática que relacionaba el contenido de cineol en las soluciones y sus; respectivas absorbencias promedios (X_i), de las 5 repeticiones efectuadas. Se observó que la relación entre las absorbencias promedios (Xi) y los porcentajes de cineol (yi) , podían ser expresados por el siguiente modelo:

yi = α + β x_i + ε _i

Empleando los valores experimentales se estimaron α y β mediante el método de los cuadrados mínimos (12), pudiendo expresarse numéricamente la ecuación anterior, para cada especie, en la forma siguiente:

E. fruticetorum

• Porcentaje estimado de cineol = ŷ_i ± = -59,895 + 300,432 . X_i

E. globulus

• Porcentaje estimado de cineol = ŷ_i ± = -19,979 + 215,948 . X_i

Se calcularon posteriormente los contenidos de cineol en 25 esencias de E. fruticetorum , obtenidas en los ensayos que realiza la Unidad Plantas Aromáticas, y en 19 esencias de E. globulus de producción nacional, naturales y algunas rectificadas, reemplazando en las ecuaciones respectivas -para cada muestra- el valor de la absorbancia promedio a 1307 cm^-1 (Xi), de 5 repeticiones. Se efectuó este número de repeticiones por haberse obtenido ambas curvas de calibración en esta forma.

En todas las esencias mencionadas se valoró además el contenido de cineol por análisis químico, por el método del orto-cresol indicado en la norma IRAM (9), efectuándose 3 determinaciones en cada muestra, con lo cual se obtuvo una aceptable reproducibilidad. Los valores indicados en las tablas I y II corresponden al promedio de estas 3 determinaciones.

Se estudió estadísticamente (13, 14) la relación existente entre los porcentajes de cineol hallados por espectroscopia infrarroja y análisis químico, en todas las esencias de los dos eucaliptos. Se, calcularon las variancias del promedio de 3 determinaciones en el contenido de cineol para cada método (en espectroscopia infrarroja, de 3 valores de cineol obtenidos a partir de 3 datos de Xi).

En E. fruticetorum las variancias de los promedios fueron del mismo orden en los dos métodos para las 25 muestras estudiadas, con un promedio general prácticamente similar (método químico: 0,0383, infrarrojo: 0,0411).

En E. globulus el promedio de las variancias de las 19 esencias fue menor en el método infrarrojo (0,0523) que en el análisis químico (0,1469).

Se estimó posteriormente, para cada eucalipto, la ecuación de regresión y se determinó la variabilidad de los puntos alrededor de la recta de regresión S²_z.y (E. fruticetorum: 0,42685; E. globulus: 1,3054); la variancia del coeficiente de regresión S²_β (E. fruticetorum: 0,0010; E. globulus: 0,00265) y los intervalos de confianza de la recta. Se efectuó la prueba de la hipótesis β = 0 que fue rechazada, en ambos casos, al nivel del 5 %.

En la obtención de los espectros infrarrojos se utilizó un espectrofotómetro Perkin Elmer Modelo 467 y una celda sellada de 0,02503 mm de espesor, con ventanas de cloruro de sodio.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En las tablas I y II se indican los porcentajes de cineol obtenidos por ambos métodos, en las esencias de E. fruticetorum y E. globulus respectivamente. Con el objeto de proponer un modelo que relacionara los contenidos de cineol estimados químicamente y por espectroscopia infrarroja, para los dos eucaliptos, se representaron gráficamente los porcentajes obtenidos (figuras 1 y 2), observándose una relación lineal entre ambos con juntos de valores que puede ser expresado por:

z_i = β₀ + β₁ ŷ_i + ε_i

Por medio del método de los cuadrados mínimos, se estimaron los valores de β₀ y β₁, obteniéndose las siguientes ecuaciones:

E. fruticetorum: z_i = 1,7288 + 0,9764 . ŷ_i

E. globulus: z_i = 8,9012 + 0,8717 . ŷ_i

donde:

z_i = porcentaje estimado de cineol por análisis químico,

y_i = porcentaje de cineol hallado por espectroscopia infrarroja.

La prueba de la hipótesis β = 0 fue rechazada en ambos casos al 5 %, lo que permite inferir que este modelo describe la relación existente entre ambos métodos.

La concordancia obtenida entre el método por espectroscopia infrarroja y el análisis químico para evaluar el contenido de cineol en las esencias de E. fruticetorum se considera satisfactoria, teniendo en cuenta la amplitud de los intervalos de confianza (tabla III y figura 1), De lo anterior surge que si el valor determinado por espectroscopia infrarroja fuera de 85,00% y se quisiera conocer el porcentaje que se hallaría si se utilizara el análisis químico, puede afirmarse que el intervalo 83,34% - 86 ,11% cubre el valor esperado con una probabilidad del 95 %, lo cual es muy apeptable.

En el caso del E. globulus, a pesar de obtener una mayor amplitud de los intervalos de confianza, la concordancia entre ambas técnicas sigue siendo satisfactoria (tabla IV y figura 2), dado que para un valor de cineol determinado por espectroscopia infrarroja de 63,00 %, correspondería un intervalo de 61,35% - 66,29% si se utilizara el método químico.

La concordancia entre estas dos técnicas de análisis surge también de la tabla V, donde se observa que las diferencias porcentuales entre los valores obtenidos en E. fruticetorum son en todos los casos inferiores a 1,75%, con un 76% de las muestras presentando diferencias menores al 1% y un valor promedio de 0,69% para las 25 esencias estudiadas. En E. globulus las diferencias son mayores pero inferiores al 4,45%, con un promedio para las 19 esencias analizadas de 2,02%

De acuerdo a los resultados obtenidos en el estudio realizados se considera satisfactoria la concordancia hallada entre la técnica infrarroja y el análisis químico, en los dos eucaliptos, presentando la espectroscopia infrarroja un menor requerimiento de muestra y una mayor rapidez en la determinación.

Dada la amplitud de los intervalos de confianza el método infrarrojo puede ser empleado en lugar del químico especialmente cuando no se dispone de suficiente volumen de esencia para efectuar este último análisis.

AGRADECIMIENTOS

A las firmas Aromex S.R.L.; Enys S. A.| Euma S.A.C.I.F.; Fritzsehe S.A.I,C.A.; Homps y Cía. S.I.C.R.L. y Laboratorios Palma S.A.I.C. por su importante colaboración al suministrar las muestras de esencia de Eucalyptus globulus de producción nacional utilizadas en este trabajo.

Al Sr. José M. Almada por su valiosa contribución en la determinación química de cineol en las esencias analizadas.

BIBLIOGRAFÍA

1. 1. ISHIKAWA, R.; I. MIZRAHI; M.A. JUÁREZ y H.W. LAFOURCADE. Estadísticas sobre superficie cultivada en el país con especies aromáticas y de la producción nacional, exportación e importación de aceites esenciales y drogas crudas vegetales aromáticas. Comunicación presentada en la V Reunión Técnica Nacional sobre Especies y Productos Aromáticos y Medicinales, Castelar, SAIPA. Pág. 58-78, Bs. Aires, 1982.
2. 2. BEDAUMINE, E.A. Eucaliptos. Reunión de Programación sobre Plantas Aromáticas. Castelar. INTA, Bs, Aires, 1964.
3. 3. TUJA, J.C. Industrialización y comercialización de aceites esenciales. Reunión de Programación sobre Plantas Aromáticas. Castelar, INTA. Bs. Aires. 1964,
4. 4. GUENTHER, E. The Essencial Oils. D, Van Nostrand Co. New York. 6 vol. 1955.
5. 5. FENAROLI, G. Le Sostanze Aromatiche. Ulrico Hoepli. Milano, 3 vol. 1963.
6. 6. PENFOLD, A.R. y J.L. WILLIS. The Eucalyfts. interscience Publis. hers Inc. New York. 1961.
7. 7. MIZRAHI, I.; A.M. COLLURA y L.A. MENDONZA, Evaluación primaria sobre comportamiento del Eucalyptus fruticetorum F. v, M. en la República Argentina. Contenido y características físicas y químicas de su aceite esencial. INTA, IDIA (292):68 -74. Bs. Aires. 1972.
8. 8. MIZRAHI, I.; H.W. LAFOURCADE; M.A. JUÁREZ y M.A. ELECHOSA. Reseña sobre el comportamiento y las características de las esencias de algunas especies aromáticas ensayadas en Castelar, provincia de Buenos Aires. Comunicación presentada en la V Reunión Técnica Nacional sobre Especies y Productos Aromáticos y Medicinales, Castelar, SAIPA. Pág. 13-32. Bs. Aires. 1982.
9. 9. INSTITUTO ARGENTINO DE RACIONALIZACIÓN DE MATERIALES. Norma IRAM-SAIPA 185-18. Aceites esenciales. Aceite de eucalipto de Argentina. Bs. Aires. 1971.
10. 10. GARCÍA VALLEJO, M.C.; A. HIDALGO; J.BELLANATO y D. GARCÍA MARTIN. Dosage spectrophotometrique dans l'infrarouge, du cineol, du p-cyméne et de 1' alfa-pinémne dans les huiles essentielles de diverses especes d'eucalyptus cultivées en Espagne; identification d'autres composants. Parfumerie Cosmétique Savons 12 (1): 26-35. París. 1969.
11. 11. COLLURA, A.M.; I. MIZRAHI y M.A. JUÁREZ. Resultados obtenidos en el cultivo experimental en el país de Pelargonium graveolens L'Herit y el Eucalyptus fruticetorum F.v. M. Trabajo presentado en las Jornadas Agroeconómicas sobre aceites esenciales y drogas crudas vegetales, Chaco y Corrientes. 1978.
12. 12. ROEDERER, J.G. Mecánica Elemental. Editorial Universitaria de Buenos Aires. Buenos Aires. 1963.
13. 13. DRAPER, N.R. y H. SMITH. Applied Regression Analysis.N. Jersey. J. Wiley. 1966.
14. 14. STEEL, R.G.D. y J.H. TORRIE. Principles and Procedures of Statistics. New York. Mc Graw Hill. 1960.

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TABLAS Y FIGURAS

TABLA I - DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE CINEOL EN ESENCIAS DE Eucaliptus fruticetorum
POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANALISIS QUÍMICO

TABLA II - DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE CINEOL EN ESENCIAS DE Eucaliptus globulus
POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANALISIS QUÍMICO

FIGURA 1 - REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS PORCENTAJES DE CINEOL OBTENIDOS POR
ESPECTROCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO, EN Eucaliptus fruticetorum.
RECTA DE REGRESIÓN (z₁: 1,7288 + 0,976. y₁) E INTERVALOS DE CONFIANZA (5%)

FIGURA 2 - REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS PORCENTAJES DE CINEOL OBTENIDOS POR
ESPECTROCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO, EN Eucaliptus globulus.
RECTA DE REGRESIÓN (z₁: 8,9012 + 0,8717. y₁) E INTERVALOS DE CONFIANZA (5%)

TABLA III - INTERVALOS DE CONFIANZA DE LA ECUACIÓN DE REGRESIÓN CORRESPONDIENTE
AL Eucaliuptus fruticetorum z₁: 1,7288 + 0,976. y₁

TABLA IV - INTERVALOS DE CONFIANZA DE LA ECUACIÓN DE REGRESIÓN CORRESPONDIENTE
AL Eucaliuptus globulus z₁: 8,9012 + 0,8717. y₁

TABLA V - DIFERENCIAS PORCENTUALESENTRE LOS CONTENIDOS DE CINEOL HALLADOS POR
ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO EN ESENCIAS DE Eucaliptus fruticetorum y E. globulus

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