TRABAJOS CIENTIFICOS
Plantas medicinales, aromáticas y tintóreas.
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Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
V JORNADAS NACIONALES DE ACTUALIZACIÓN SOBRE RECURSOS NATURALES AROMÁTICOS Y MEDICINALES - San Carlos de Bariloche (Río Negro), Argentina - 1991
Volumen XII - 1994 - pág 67 a 79DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE MENTOL Y ACETATO DE MENTILO EN LAS ESENCIAS DE MENTA JAPONESA POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA
Isaac Mizrahi * y Miguel A. Juárez *** Doctor en Química.
** Técnico Químico.
Integrantes del Laboratorio de Plantas Aromáticas del Instituto de Recursos Biológicos. Centro de Investigaciones de Recursos Naturales INTA. Castelar. Prov. de Buenos Aires.
RESUMEN
Se valoró el contenido de mentol y acetato de mentilo en esencias de menta japonesa (Mentha arvensis L. var. piperascens Malinv.) por espectroscopia infrarroja, efectuándose un estudio estadístico comparativo con los valores hallados por el análisis químico. Se establecieron además las diferencias entre los porcentajes determinados por ambos métodos, siendo las diferencias promedios de 1,29 en mentol y 0,54 en acetato de mentilo.
Teniendo en cuenta la satisfactoria concordancia hallada entre las dos metodologías, la técnica infrarroja puede ser empleada en lugar del análisis químico en la evaluación de la calidad de las esencias de menta japonesa, especialmente cuando no se dispone de suficiente volumen de muestra.
SUMMARY
The content of menthol and menthyl acetate in Japanese mint essential oils (Mentha arvensis L. var. piperascens Malinv.) was quantitatively determined by infrared spectroscopy. A comparative statistic study with the values obtained by this technique and chemical analysis was done. Moreover the differences between the two methods were calculated with an average differences of 1.29 in menthol and 0.54 in menthyl acetate.
According to the satisfactory concordance of both techniques, infrared spectroscopy can be used instead of the chemical analysis in the evaluation of the quality of Japanese mint oils, specially when the sample is insufficient.
INTRODUCCIÓN
La esencia de menta japonesa es de gran importancia comercial, siendo utilizada principalmente como materia prima para la obtención de mentol que encuentra numerosas aplicaciones en las industrias farmacéutica, perfumística y cosmética, especialmente en cigarrillos mentolados, inhalaciones, licores, pastas dentífricas, cremas de afeitar y lociones faciales (1,3,11).
La producción nacional de esencia de menta japonesa ha sido estimada en el año 1990 en unas 10 toneladas anuales, cifra muy inferior a la mencionada para el período 1978/79 de aproximadamente 45 t (7). En la actualidad se observa en el país una tendencia a una mayor producción y demanda de esta esencia.
Las principales zonas de producción se encuentran localizadas en los Departamentos Guaraní y 25 de Mayo de la provincia de Misiones, existiendo cultivos de menor extensión en Córdoba y en la región de Cuyo, con una superficie estimada en unas 200 hectáreas, lo que representa una notable disminución respecto de los períodos 1976/77 - 1979/80 en que superó en promedio las 800 hectáreas anuales (7).
La calidad y el valor comercial de las esencias de mentas japonesas se encuentran directamente relacionadas con su contenido de mentol libre comprendido generalmente entre 65 y 75 %. También influye en la calidad el porcentaje de ésteres, expresados como acetato de mentilo, usualmente presentes en un 4 a 10 % (2, 9, 10, 12).
La valoración de estos componentes por análisis químico se efectúa según los métodos indicados en las normas IRAM-SAIPA (4, 5, 6). Estas determinaciones requieren un tiempo considerable y disponer de apreciable volumen de esencia, lo cual no siempre es posible.
Por tal motivo, en este trabajo se trató de establecer metodologías infrarrojas que permitieran determinar cuantitativamente estos valiosos componentes y que los valores obtenidos fueran estadísticamente comparables con los hallados por análisis químicos, con la particularidad que la técnica infrarroja utiliza mínimas cantidades de muestra y presenta una mayor rapidez en la determinación, lo que posibilitaría emplearla con ventaja en lugar del análisis químico.
PARTE EXPERIMENTAL
Para la determinación cuantitativa de mentol por espectroscopia infrarroja en las esencias de menta japonesa, se utilizó una curva de calibración preparada con soluciones de mentol purísimo de 99,8 %, determinado por cromatografía en fase gaseosa y las absorbancias a 1.045 cm-1de sus respectivos espectros.
Teniendo en cuenta que en la celda sellada de 0,025 mm de espesor empleada en el trabajo la banda a 1.045 cm-1 de las esencias era demasiado intensa para fines cuantitativos, todos los espectros de las esencias se obtuvieron en solución al 40 % (p:p) en cloroformo.
Por ello, la curva de calibración fue preparada con soluciones de mentol comprendidas entre 23 y 32 % - que equivalen a un contenido entre 57,5 y 80,0 % de mentol libre en las esencias de menta japonesa - y las absorbancias promedios (x-i) a 1.045 cm-1 de sus respectivos espectros, tomando corno base la absorbancia a 2.000 cm-1. Se efectuaron 5 mediciones en cada muestra, con lo que se obtuvo una buena reproducibilidad de la absorbancia. Los porcentajes de mentol mencionados incluyen no sólo los presentes en las esencias argentinas sino también las producidas en otros países.
Con la curva, calculada por el método de los cuadrados mínimos (13), se determinó el porcentaje de mentol en 15 esencias de menta japonesa de producción nacional y de cultivos experimentales en solución al 40 %, mediante las absorbancias promedios (x-i) a 1.045 cm-1 de sus espectros, obtenidos en la misma celda sellada.
El contenido de mentilo en las esencias fue determinado por espectroscopia infrarroja, empleando la recta calculada en un trabajo anterior realizado con esencias de Menta piperita (8) y la absorbancia promedio (x-i) a 1.245 cm-1 de sus espectros, obteniéndose resultados satisfactorios.
Se evaluó además en las esencias el porcentaje de mentol y acetato de mentilo por análisis químico, de acuerdo a las técnicas indicadas en las normas IRAM-SAIPA (4, 5, 6).
En ambos compuestos se efectuó un estudio estadístico comparativo (14) entre los valores obtenidos por el método infrarrojo y químico, calculando la variancia promedio para cada técnica - que fue bastante menor por espectroscopia infrarroja -, la ecuación de regresión y sus intervalos de confianza al nivel del 5 %.
Se realizó además la prueba de la hipótesis β:0.
En la obtención de todos los espectros infrarrojos de este trabajo, se utilizó un Espectrofotómetro Perkin Elmer Modelo 467.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las rectas de calibración obtenidas para los dos compuestos estudiados fueron:
Porcentaje de mentol: ŷi): -6,065 + 53,183. Absorbancia promedio a 1.045 cm-1 (x-i)
Porcentaje de acetato de mentilo: ŷi): -2,834 + 17,405. Absorbancia promedio a 1.245 cm-1 (x-i)
En las tablas I y II se indican los contenidos de mentol y acetato de mentilo hallados por espectroscopia infrarroja y análisis químico en las esencias analizadas. En mentol, el porcentaje por el método espectrofotométrico ha sido calculado multiplicando por 2,5 el valor obtenido con la recta de calibración mencionada, dado que fue determinado en solución al 40 %.
Al efectuar el estudio estadístico de los valores hallados por los dos métodos, se observa en ambos casos que existe una relación lineal entre ellos que puede ser expresada por las siguientes ecuaciones:
Mentol: z^¡: 3,3423 + 0,9367 . ŷi
Acetato de mentilo: z^¡: -0,8547 + 1,1676 . ŷi
donde z^¡ es el porcentaje estimado del componente por análisis químico e ŷi el porcentaje hallado por espectroscopia infrarroja.
La prueba de la hipótesis β:0 fue rechazada en ambos casos al nivel del 5 %, lo que permite inferir que estas ecuaciones describen la relación existente entre los dos métodos.
La concordancia entre ambas técnicas para mentol y acetato de mentilo es satisfactoria teniendo en cuenta la amplitud de los intervalos de confianza de la ecuación de regresión. De ello surge, que si el valor de mentol hallado por espectroscopia infrarroja fuera de 64,21 % (ŷi) y se quisiera conocer cuál sería el porcentaje que se hallaría si se utilizara el método químico (z-i), puede afirmarse que el intervalo de 60,13 - 66,85 % cubre el valor esperado con una probabilidad del 95 %, lo que es más que aceptable (Tabla III y Figura 1).
En el caso del acetato de mentilo la concordancia es también bastante satisfactoria dado que para un valor hallado por espectroscopia infrarroja de 6,00 % corresponde un intervalo de 4,76 - 7,54 % si se utilizara el método químico, con una probabilidad del 95 % (Tabla IV y figura 2). Esta buena correspondencia se observa también en las Tablas I y II, donde se indican las diferencias entre los contenidos de ambos compuestos determinados por las dos técnicas, tomando como base el valor hallado por análisis químico. En mentol, las diferencias en todas las muestras son inferiores a 3,00 con una diferencia promedio de 1,29, mientras que en acetato de mentilo son de 1,20 y 0,54 respectivamente.
CONCLUSIONES
Dada la satisfactoria concordancia entre los porcentajes de mentol y acetato de mentilo determinados por espectroscopia infrarroja y el análisis químico, la técnica infrarroja puede ser utilizada en lugar del método químico en la evaluación de la calidad de las esencias de menta japonesa obtenidas de cultivos industriales y experimentales y de las empleadas por la industria aromática.
Por su mínimo requerimiento de muestra, permite valorar estos dos importantes componentes en las esencias aisladas de un número reducido de plantas, como en los comienzos de trabajos de selección, donde no siempre se dispone del volumen necesario para su valoración por los métodos químicos indicados en las normas argentinas e internacionales, con la consiguiente ganancia de tiempo para obtener clones que se destaquen por la mejor calidad de sus esencias.
AGRADECIMIENTOS
Al Sr. José M. Almada por su destacada colaboración en el análisis químico de las esencias estudiadas.
BIBLIOGRAFÍA
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- Steel, R. G. y Torne, J. H. Principies and Procedures of Statistic. Me. Graw Hill. New York. 1960.
TABLAS Y FIGURAS
TABLA I - DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE MENTOL EN ESENCIAS DE MENTA JAPONESA POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO.
Porcentaje de Mentol
Muestra N°
Espectroscopia infrarroja ŷi
Análisis químico z^i
Diferencia entre los dos métodos
1
59,36
57,61
+ 1,75
2
63,23
60,60
+ 2,63
3
60,58
62,34
- 1,76
4
63,46
63,36
+ 0,10
5
65,87
63,40
+ 2,47
6
65,35
65,15
+ 0,20
7
65,54
65,27
+ 0,27
8
69,23
66,55
+ 2,68
9
70,30
67,32
+ 2,98
10
69,33
67,38
+ 1,95
11
68,73
68,38
+ ,035
12
69,39
68,61
+ 0,78
13
68,56
69,05
- 0,49
14
68,86
69,09
- 0,23
15
69,43
70,12
- 0,69
PROMEDIO
1,29
TABLA II - DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE ACETATO DE MENTILO EN ESENCIAS DE MENTA JAPONESA POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO.
Porcentaje de Acetato de Mentilo
Muestra N°
Espectroscopia infrarroja ŷi
Análisis químico z^i
Diferencia entre los dos métodos
A
4,35
3,70
+ 0,65
B
4,43
4,14
+ 0,29
C
4,76
4,43
+ 0,33
D
4,83
4,62
+ 0,21
E
5,27
4,90
+ ,037
F
4,97
5,00
- 0,03
G
5,49
5,12
+ 0,37
H
4,75
5,86
- 1,11
I
6,06
5,96
+ 0,10
J
5,51
6,20
- 0,69
K
5,96
6,30
- 0,34
L
6,79
6,45
+ 0,34
M
5,99
6,50
- 0,51
N
7,40
6,68
+ 0,72
O
7,60
7,34
+ 0,26
P
6,56
7,75
- 1,19
Q
7,41
8,44
- 1,03
R
8,04
9,19
- 1,15
PROMEDIO
0,54
TABLA III - INTERVALOS DE CONFIANZA DE LA ECUACIÓN DE REGRESIÓN DE MENTOL z^i = 3,3423 + 0,9367. ŷi
ŷi
z^i
Intervalo de confianza
Límite del intervalo de confianza (5%)
60,58
60,09
± 3,61
56,48 - 63,70
61,79
61,22
± 3,50
57,72 - 64,72
63,00
62,35
± 3,42
58,93 - 65,77
64,21
63,49
± 3,36
60,13 - 66,85
65,42
64,62
± 3,32
61,30 - 67,94
66,63
65,76
± 3,31
62,45 - 69,07
67,84
66,89
± 3,33
63,56 - 70,22
69,05
68,02
± 3,37
64,65 - 71,39
70,29
69,18
± 3,44
65,74 - 72,62
FIGURA 1 - REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS PORCENTAJES DE MENTOL OBTENIDOS POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO.
Recta de regresión (z^i = 3,423 + 0,9367. ŷi) e Intervalo de confiaza (5%).
TABLA III - INTERVALOS DE CONFIANZA DE LA ECUACIÓN DE REGRESIÓN DE ACETATO DE MENTILO: z^i = -0,8547 + 1,1676. ŷi
ŷi
z^i
Intervalo de confianza
Límite del intervalo de confianza (5%)
4,36
4,24
± 1,46
2,78 - 5,70
4,77
4,72
± 1,43
3,29 - 6,15
5,18
5,19
± 1,41
3,78 - 6,60
5,59
5,67
± 1,40
4,27 - 7,07
6,00
6,15
± 1,39
4,76 - 7,54
6,41
6,63
± 1,40
5,23 - 8,03
6,82
7,11
± 1,42
5,69 - 8,53
7,23
7,59
± 1,44
6,15 - 9,03
7,64
8,07
± 1,48
6,59 - 9,55
8,03
8,52
± 1,52
7,00 - 10,04
FIGURA 2 - REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS PORCENTAJES DE ACETATO DE MENTILO OBTENIDOS POR ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ANÁLISIS QUÍMICO.
Recta de regresión (z^i = 0,8547 + 0,1676. ŷi) e Intervalo de confiaza (5%).
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