TRABAJOS CIENTIFICOS
Plantas medicinales, aromáticas y tintóreas.

El rescate de las cosas que se han hecho bien.

   
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Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
VIII CONGRESO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES AROMÁTICOS Y MEDICINALES
Volumen XV - 1994 - pág 183 A 190.

PRODUCCIÓN DE SUSTANCIAS COLORANTES, AROMÁTICAS Y MEDICINALES NATURALES
PERSPECTIVAS ECONÓMICAS

TACCHINI, J.; MEI, A.; GASCÓN, A.; HIRAMATSU, K.; PIZZI, D. *

* Universidad Nacional de Cuyo - Facultad de Ciencias Agrarias. Departamentos de Ciencia y Tecnología de Alimentos y de Ciencias Socio-económicas. Almirante Brown 500 (C.P.: 5505) - Chacras de Coria - Mendoza. Tel. /Fax: 960469. E-mail: coop_fca@planet.losandes.com.ar .

RESUMEN

El proyecto consta de una faz agronómica con parcelas experimentales, colección de espe-. íes aromáticas; de una faz industrial con aplicación de tecnologías de secado por atomización, deshidratación en hornos, extracción con solventes, destilación por arrastre de vapor y extracción de colorantes por difusión y una faz económica para evaluar la prefactibilidad de la integración vertical en la provincia de Mendoza.

Se ha avanzado en cultivos de tagete, manzanilla, azafrán, lavandín; en la obtención de cobrantes de remolacha, espárrago, zapallo y tagete y en extracciones de aceites esenciales de especies de eucaliptus, manzanilla, orégano, tagete, salvia, lavandín, tomillo, etc.

SUMMARY

The project consists of the obtaining natural dyeing substances, essential oils, aromatic and medicinal plants. The agricultural aspect with experimental smallholdings, intensive cultures and aromatic plant growth collections. The industrial aspect carries on several technologies: spray drying, dehidration, solvent extraction, distillation by water vapour, and colouring extraction by means of diffusion. And latest we typify bromatological suitability producís and economic cost results.

It is a proyect in development, where it has advanced in cropping methods (tagete, chamomille, saffron true, lavandin), natural dyeing substances (from beet, asparagus, pumpkin, tagete) and essential oils extraction (eucalyptus, chamomille, origanum, tagete, sage,thymus, lavandin).

INTRODUCCIÓN

La intención de diversificar la agricultura con aromáticas y medicinales no es nueva en nuestra provincia. El clima templado y seco con intensa luminosidad, la agricultura bajo riego y los agricultores dedicados a superficies más bien reducidas, ofrecen condiciones óptimas para el desarrollo de actividades intensivas en mano de obra y de alto valor agregado como las aromáticas y medicinales.

Sin embargo, la inestabilidad de la política económica, de la política cambiaría, la inflación, la apertura económica y finalmente la globalización como problema interno, la incorporación de mercados nuevos y la apertura paulatina de la China Comunista hacia la economía de mercado dificultan la instalación de estas alternativas en nuestra provincia. Estos acontecimientos están repercutiendo a nivel mundial: desocupación, crisis de competencias por los bajos costos de los precios de los países del bloque comunista, consecuencia de los bajos salarios aunque esta última ventaja competitiva es en realidad una desventaja social indicadora de pobreza.

Este panorama nos abre una posibilidad de desarrollo agroindustrial en un futuro mediato, siempre que se mantenga la estabilidad en la política económica y la tendencia del consumo hacia los productos más naturales.

Dentro de las actividades agroindustriales, el desarrollo de los productos colorantes, aromáticos y medicinales es un desafio estimulante por las oportunidades de crecimiento tecnológico a nivel de producción y de organización social de los productores para adquirir compe-titividad en el proceso de comercialización de los productos.

Las líneas de investigación se encararon principalmente en ensayos sobre:

  1. Obtención de sustancias colorantes de tagete, remolacha, zapallo, espárrago.
  2. Obtención de aceites esenciales de manzanilla, orégano, salvia, tomillo, lavandín, romero, vetiver, estragón, ajenjo y eucaliptos.
  3. Ensayos de aptitud de sustancias colorantes del tagete en la alimentación de aves.

OBJETIVOS

MATERIAL Y MÉTODOS

Los cultivos se realizan en parcelas experimentales ubicadas en Chacras de Coria en la provincia de Mendoza. Las condiciones edafo-climáticas de la zona son: suelo franco-arcilloso profundo con riego superficial y un clima templado con intensa luminosidad, seco en primavera, régimen monzónico con precipitaciones que no superan los 300 mm/año, con humedad relativa del ambiente que oscila alrededor de 25-35% en primavera y verano.

Las semillas utilizadas fueron de origen nacional con algunas especies mejoradas a nivel de instituciones provinciales. Los cormos de azafrán utilizados, de origen español, fueron adquiridos ya multiplicados en cultivos locales. La colección cuenta con las siguientes especies: romero, aloe, vetiver, salvia, menta japonesa, menta inglesa, estragón, lavanda, lavandín Grosso, ajenjos, tomillos y rosa mosqueta.

La deshidratación de flores y follajes de las distintas especies, se efectuó en hornos de calentamiento indirecto, con circulación forzada de aire. La conservación se realizó en bolsas de polietileno de 150 micrones donde se observó la calidad y aptitud de cada tratamiento. La obtención de esencia se realizó en destilador por arrastre de vapor de agua durante tiempos de prueba que oscilaron entre 30 a 120 minutos. La determinación de humedad de flores y follajes en estado fresco y deshidratado, se realizó con termobalanza Ultramat de lámpara de IR y estufa 105C 2.

Los productos que requieren molienda fueron procesados por un molino de martillos locos con mallas de retención cambiables y un molino triturador de peines ralladores Bücher-Guyer. La granulometría de los distintos polvos se realizó por tamizadores vibratorios de distintos tamaños de cribas. El secado por atomización se realizó en equipo Niro Atomizer Production Minor con una capacidad evaporativa de 25 l/h de agua.

La difusión de la materia colorante se efectuó en equipo extractor difusor de acero inoxidable en acople con intercambiador flash a placas (De Laval) con una capacidad de agua circulante de 120 1/h. Las determinaciones analíticas de las densidades ópticas se realizaron en espectrofotómetro Metrolab VD-40 UV-VIS. En los ensayos de coloración yemas de huevos se utilizaron ponedoras de galpones de producción comercial. Para medir la intensidad de color de las yemas se utilizó un abanico colorimétrico Yolk Colour Fan con escala de 1 a 15 y se registró la evolución de color por tratamientos mediante fotografías.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1) Obtención de sustancias colorantes:

Tagete (Tagete patula)

La materia prima fue obtenida a partir del cultivo de semillas nacionales de la especie Tagete patula. La cosecha de las flores se realizó en forma manual con un rendimiento aproximado de 10.000 kilos de flores por hectárea. El costo de producción fue de 6.760 $ / ha (para un rendimiento equivalente a 2000 kg de flor seca).

La relación de desecación fresco a seco fue de 5,02 : 1,00. La humedad promedio de flores frescas, determinada en estufa a 105C, fue de 82,04%, con valores extremos de 78,26 y 85,65% y que dependen del momento de cosecha, humedad y temperaturas ambiente.

Las flores deshidratadas fueron embolsadas en polietileno de 150 micrones de espesor y almacenadas en la oscuridad a temperatura de 13 a 16C.

Durante la conservación, el producto desecado no presentó cambios de color, la humedad residual fue estable y no hubo presencia de insectos, ácaros, etc.

Las flores deshidratadas fueron trituradas en molino rallador Bücher-Guyer sin malla de retención y luego tamizadas por vibración en una batería de mallas, siendo la superior de 5 mm y la inferior de 1 mm.

El rechazo superior fue de 5,50%; el 94,5% pasante a tamiz de 1 mm retuvo un 53% de sépalos y pétalos. La fracción pulverulenta fina del 41,5 % pasante es la utilizada para el ensayo de coloración de aves.

Se ensayaron 9 métodos de extracción por maceración en frío utilizando 10 % de flores sin sépalos respecto al solvente; la evaluación cualitativa se realizó por fijación de color en papel y por observación directa de los extractos. Se obtuvo una escala subjetiva de valores del 1 al 5 .La gama de colores va desde amarillo oro con tonalidades rojizas para el valor N 1 hasta amarillento violáceo turbio para el valor N 5.

El orden de eficiencia de extracción fue el siguiente:

- valor 1: en aceite de girasol; en una mezcla de éter etílico y alcohol 96 (2+1).
- valor 2: en acetona.
- valor 3: en alcohol etilico de 96; en hexano; en alcohol 96 más ácido ascórbico.
- valor 4: en éter de petróleo.
- valor 5: en una mezcla hidroalcohólica (1 + 2) y en una mezcla hidroalcohólica más ácido ascórbico.

Remolacha (Beta vulgaris spp.)

La materia prima se adquirió en mercado local. Se realizaron ensayos de obtención de colorante atomizando remolacha desactivada por calor y micronizada a 20-30 y 50 micrones, a diferentes condiciones de temperatura de entrada y de salida del aire desecante. La pulverización se efectuó a 24.000 r.p.m. del rotor y la inyección por un distribuidor de 1 y 4 mm. Las temperaturas del aire caliente entrante ensayadas variaron entre 160 a 200 C y las de salida entre 80 y 100C.

El envasamiento de las muestras se hizo a 60 - 65C en frascos de vidrio en atmósfera libre de humedad y almacenados en la oscuridad. En estas condiciones su conservación fue prolongada. Los rendimientos promedio considerando materia prima a polvo obtenido fue de 10 a 1 y la remolacha procesada a polvo de prácticamente 8,8a 1. El polvo obtenido es de gra-nulometría pulverulenta muy fina y altamente soluble en agua en los ensayos de rehidratación. La humedad en polvo oscila entre 2,5 a 3 %.

Se obtuvieron concentrados líquidos de 45 y 50Brix (presencia de azúcares naturales) con una relación de concentración extracto acuoso: líquido concentrado de 22,5 y 25 veces respectivamente.

Se determinó el "poder colorante" y porcentaje de betanina y betaxantina, tanto en materia prima como en los colorantes concentrados obteniendo datos de mas de 40 % de betanina.

Zapallo (Cucurbita spp)

La materia prima se adquirió en mercado local. El polvo colorante integral se obtuvo procesando los zapallos por las siguientes etapas: pelado termofísico, eliminación de piel por lavado a presión, eliminación de placenta y semillas en forma manual, cubeteado mecánico, blanqueo, tamizado, micronizado y atomizado spray.

Los distintos tratamientos ensayados fueron:

Los polvos fueron envasados a 45-50C en envases de vidrio y en bolsas de polietileno de 100 micrones.

Espárrago (Asparragus sp)

La materia prima se adquirió en mercado local. Las etapas de acondicionamiento de los esturiones fueron: la eliminación de la parte basal fibrosa, escaldado diferencial por método Thomas para la preservación de clorofila, triturado por molino de hélice, micronizado en molino coloidal (variantes 25-45 u), atomización con temperaturas de entrada a 145C y salida de 75-80C.

El rendimiento práctico de pulpa micronizada a polvo fue de 4% aproximadamente. El envasado del polvo se efectuó a 50C en frascos de vidrio.

2) Obtención de aceites esenciales:

Manzanilla (Matricaria recutita)

La flor utilizada para los ensayos se obtuvo del cultivo realizado en la parcela experimental. La cosecha de flor de manzanilla realizada en forma manual llegó solamente a unos 600 kg/ha (peso equivalente a flor seca), pero en suelos más fértiles y con agua abundante se puede llegar fácilmente a los 1.000 kg/ha. El rendimiento logrado con cortadora de cercos fue de 1.500 kg/ha de follaje seco, pudiendo llegar a 2.000 kg/ha en suelo fértil y abundante riego.

El costo de producción de flor desecada a la sombra llegó a 7771 $ / ha con un rendimiento estimado de 540 kg de flor seca. Los ensayos de desecación tradicional a la sombra (testigos) dieron un rendimiento práctico del 18,80 kg cada 100 kg de materia fresca. Se ensayó en forma paralela el secado en hornos a 40 C con y sin circulación forzada de aire a una velocidad de 16 m/s. Parte de las flores desecadas fueron fraccionadas en forma artesanal para su venta para evaluar su aceptación por parte de los consumidores.

En cuanto a los tiempos de destilación, los resultados indicarían que no hay diferencias en el color y olor de los aceites obtenidos a partir del material fresco o seco y que por otra parte, transcurrida la hora de destilación, no se advierte que aumente el volumen de esencia extraída. A la salida del refrigerante, se colecta la fracción aceitosa no miscible en agua y de menor densidad que ésta constituido por una esencia de coloración azul violácea intensa.

Los rendimientos promedios de aceites obtenidos varían de acuerdo al sistema de cosecha y secado como sigue:

  • Cosecha manual 40 C 2 con movimiento de aire
  • Rendimiento. 0.38% v/p.
  • Cosecha manual 40 C 2 sin movimiento de aire
  • Rendimiento. 0.30% v/p.
  • Cosecha manual 24-27 C - a la sombra
  • Rendimiento. 0.45% v/p.
  • Cosecha mecánica 24-27 C - a la sombra
  • Rendimiento. 0.31% v/p.

    Orégano (Origanum vulgare)

    La materia prima proviene del cultivo de orégano mejorado en la Facultad de Ciencias Agrarias. La cosecha del follaje se realizó en forma manual y el secado se efectuó en horno. Las temperaturas empleadas fueron entre 55-65C; humedad inicial 64 % promedio y humedad residual de 6,0 a 6,5 %. La relación de secado fue de 2,3 a 1,0. Se almacenó para su conservación en sótano a temperaturas estables de 14 -16C y en bolsas de polietileno de 150 u, no observándose alteraciones hasta el momento (10 meses). Se realizaron destilaciones por arrastre de vapor del follaje (tallos con hojas); el rendimiento volumen a peso fue de 1,60 %.

    3) Aptitud de sustancias colorantes de tagete en alimentación de gallinas ponedoras.

    Se utilizó como colorante el polvo de flores de tagete deshidratadas y molidas mencionado en obtención de colorantes. Los tratamientos con colorantes se inició con las gallinas alimentadas previamente a base de trigo (sin maíz) para blanquear las yemas de huevos durante 17 días. La bibliografía asegura que 10 días son suficientes para llegar a estabilizar el color de yemas con un alimento determinado. Se ha dejado 17 días para dar margen de seguridad. Se ha dividido los tratamientos en 6 lotes con una repetición.

    Lote 1: Se usó como testigo, alimentándolo a base de trigo. Se formuló el alimento balanceado con los siguientes componentes: trigo (61,59%), pelet de soja (10,0%), poroto soja (9,5%), conchilla (7,1%), pelet de girasol (5,5%), camarina 40 (5,8%), metionina (0,55%), sal (0,025%). Esta fórmula asegura un 17% de proteínas, 2.851 calorías/kg de alimento, 0,80% de lisina, 0,34% de metionina, 0,61% de metionina + Usina, 0,18% de triptofano y 3,7% de fibra.

    Lote 2: Se alimentó a base de trigo al que se le agregó 600 gr/tn de tagete con sépalo.

    Lote 3: ídem lote 1 con el agregado de tagete sin sépalo a razón de 300 gr/tn.

    Lote 4: ídem lote 1 con el agregado de carophyll rojo 12,5 gr/tn y carophyll amarillo 25 gr/tn.

    Lote 5: ídem lote 1 con agregado de acrophyll rojo 12,5 gr/tn y 600 gr/tn de tagete con sépalo.

    Lote 6: Recibieron alimento de la granja a base de maíz colorado y sin colorantes.

    Los colores expresados en escala por lotes a través del tiempo fueron los siguientes:

    DIAS
    12/11
    19/11
    22/11
    24/11
    29/11
    01/12
    03/12
    06/12
    08/12
    10/12
    12/12
    15/12

    Lote 1

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,0

    s/d

    s/d

    s/d

    2,0

    3,0

    3,0

    Lote 2

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,5

    s/d

    s/d

    s/d

    2,5

    3,0

    3,0

    Lote 3

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,0

    s/d

    s/d

    s/d

    2,5

    3,0

    3,0

    Lote 4

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,0

    9,0

    11,0

    11,0

    9,0

    9,0

    13,0

    Lote 5

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,0

    7,0

    10,0

    10,0

    9,0

    6,0

    10,0

    Lote 6

    8,0

    5,0

    4,0

    3,0

    2,0

    2,0

    6,0

    8,0

    8,0

    8,0

    8,0

    8,0


    CONCLUSIONES

    En el cultivo de tagete y manzanilla, la cosecha de flores es excesivamente onerosa, haciendo indispensable su mecanización para hacerlo económicamente factible. A pesar del alto costo de la cosecha manual de la flor de manzanilla, al fraccionar artesanalmente en paquetes y llegar así a los vendedores minoristas o a los consumidores, se recuperan los gastos dejando un pequeño margen. Las encuestas realizadas a los consumidores indicaron que la variedad mejorada y el producto obtenido en la provincia son de calidad superior a los provenientes de otras zonas.

    Las líneas de investigación tecnológicas utilizadas permitieron la obtención de materias colorantes con buenas propiedades organolépticas y bromatológicas, demostrando una aptitud de conservación aceptable sin alteración de los principios colorantes activos.

    El equipo destilador prototipo permitió mejorar la obtención y separación de aceites esenciales de plantas enteras o sus partes (hojas y tallos), y dio resultados de rendimientos superiores, en algunos casos, a las citas bibliográficas consultadas. La calidad de los aceites esenciales, medido a través de su pureza, demostraron la buena "performance" del equipo diseñado.

    En los ensayos de alimentación de gallinas ponedoras, se puede concluir que una semana es tiempo suficiente para que las ponedoras respondan a los tratamientos. Por otra parte, el color alcanzado por el alimento natural a base de maíz colorado fue el más agradable.

    Los lotes que recibieron carophyll rojo respondieron dando colores muy heterogéneos y generalmente con exceso de color, lo que hace sospechar que es difícil mezclar bien este polvo en el alimento balanceado.

    Los lotes con tagete se comportaron exactamente igual que el testigo alimentado a base de trigo. Este ensayo plantea la necesidad de probar otras dosis y formas de luteína y zeaxantina que son los colorantes del tagete (por ejemplo, disueltos en aceite).

    En los huevos de gallinas alimentadas con adición de colorantes de tagete, no se detectaron sabores ni olores extraños al consumir. El costo de producción de colorante de tagete fue aproximadamente de 4 $/kg, lo que indicaría un valor elevado para competir con sus equivalentes de origen sintéticos.

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