Curso taller de aceites esenciales Jardín Botánico de Bogotá Subdirección Científica

Freddy Alejandro Ramos R. Químico, M.Sc., Ph.D. Octubre 19-21, 2007.

DIRIGIDO A • Público en general interesado en la creación de microempresa con base en la producción y extracción de aceites esenciales • Profesionales en el área de la Biología, Agronomía, Química, Biotecnología, Ingeniero Forestal – Industrial o Ambiental.

OBJETIVO GENERAL: • Fundamentar de forma teórico práctica la obtención, caracterización fisicoquímica y formulación de aceites esenciales considerando el aprovechamiento del recurso de vegetal existente en nuestro entorno, usos potenciales y regulación vigente para su producción.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: • Describir los métodos de extracción y análisis de aceites esenciales por métodos físicos y químicos. • Obtener aceites esenciales de especies vegetales por dos métodos diferentes e identificar parámetros críticos en la extracción de aceites esenciales. • Conocer la legislación vigente en el país para la producción y comercialización de aceites esenciales • Consolidar criterios para la producción de aceites esenciales, aplicables a algunos productos industriales, cosméticos y farmacológicos.

PRIMER DÍA: MÓDULO 1 (8am-12m) Historia e influencia de los aceites esenciales desde la antigüedad y su impacto en el mundo actual. Aplicaciones y usos: Perfumería, Industria Agrícola, Alimenticia, Química, Cosmética y Farmacológica. (descanso) Grupos funcionales, estructuras, características fisicoquímicas, afinidad y solubilidad.

MÓDULO 2 (2pm - 5pm) Descripción y fundamentos de los principios aplicados a los métodos de extracción: Trituración Mecánica, Destilación por arrastre con vapor, hidrodestilación, Vaporización,, Hidrodestilación asistida por microondas, Extracción con solventes orgánicos. Fluidos supercríticos, Aceites fijos, Rectificación. Otras técnicas de extracción de compuestos volátiles. Técnicas de análisis. Equipos, Diseños, Tipo de Materiales, Montajes, Condiciones críticas

SEGUNDO DÍA: MÓDULO 3 Práctica laboratorio Recolección del material vegetal previamente seleccionados (hojas de muña y salvia), elaboración de los montajes descritos para la extracción de aceites esenciales por destilación por arrastre con vapor e hidrodestilación, caracterización fisicoquímica de los productos. análisis de las variables del proceso, viabilidad económica, ventajas desventajas de los diversos procesos realizados. Por motivos de capacidad del laboratorio y seguridad, la práctica se desarrollará en dos grupos cada uno con máximo 6 personas: grupo A (8am-12pm), grupo B (2pm - 6pm). En cada grupo se formarán equipos de trabajo de máximo 3 personas el cual se encargará del montaje supervisado y obtención de un aceite esencial por una de las técnicas y su caracterización preeliminar.

TERCER DÍA. MÓDULO 4 (9am -12m) Legislación Colombiana en producción comercialización y uso de aceites esenciales TERCER DÍA. MÓDULO 5 (1am -3m) Socialización de las expectativas y posibilidades de creación de empresa. Evaluación del curso. TAREA. Leer los documentos de la legislación colombiana que regula los fitofarmacéuticos (Carpeta fitofarmacéuticos). Leer el documento del instituto Humbolt sobre el mercado de aceites esenciales en Colombia (Humbolt.pdf).

Definiciones

Aceites esenciales: Son los aceites extraíbles de un material vegetal con vapor de agua. Son generalmente líquidos y viscosos a temperatura ambiente y en algunos casos son semilíquidos o incluso sólidos. Difieren química y físicamente de los aceites “fijos” que son aquellos no volátiles (aceites comestibles). Se obtienen de hojas, tallos frutos, semillas, raíces, flores, frutos o de algunas de sus partes (p.ej. pétalos, cáscaras de frutos, etc.). En algunos casos son producidos en toda la planta y en otros son producidos en órganos específicos (p. ej. El aceite de rosas es producido únicamente en los pétalos). Son secretados por células oleaginosas, por ductos de secreción, por cavidades intra- o extracelulares, o por vellosidades glandulares. En las plantas están generalmente asociados a resinas y gomas, y por lo tanto polimerizan con facilidad en la luz y al aire (p.ej. resinas de pino).

Definiciones

• Resinas: productos vegetales semisólidos, amorfos, de estructura química compleja, poco solubles en agua y solubles en éter de petróleo (o varsol). Estas resinas se encuentran generalmente asociadas a aceites volátiles (oleorresinas), con gomas o con gomas y aceites. • Bálsamos Contienen además de aceites volátiles algunos glicósidos y una alta proporción de ácidos balsámicos aromáticos (ácido benzoíco y cinámico entre otros). Estos ácidos son parcialmente solubles en agua caliente, mientras que los ésteres aromáticos y las resinas no lo son. Los bálsamos son producidos como parte del metabolismo basal, pero su producción aumenta cuanto la planta es herida (p.ej. Bálsamo de Perú, de estoraque, de Tolú)

Definiciones

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Gomas: se encuentran generalmente asociadas con resinas y aceites esenciales y generalmente contienen oxidasas. (p.ej. goma de acacia)

•

Perfumes: La palabra perfume viene del latín por fummun (por humo), ya que el olor proviene de las emanaciones de los aceites o de las materias utilizadas para perfumar. Actualmente son mezclas muy complejas de aceites esenciales y/o compuestos sintéticos.

•

Tinturas: Es el líquido obtenido mediante disolución (en agua, alcohol, vino, vinagre) con una sustancia aromatizante. Pueden utilizarse con una sola planta o con la combinación de varias de ellas. También puede usarse como disolvente varios líquidos juntos (por ejemplo, alcohol y vinagre).

•

Aguas: Es el licor extraído por infusión, disolución o emulsión de flores, con fines medicinales o para perfumería (p.ej. agua de azahar.)

Historia Los aceites esenciales se desarrollaron gracias a su uso en la aromaterapia Egipto • El olfato dentro de la cosmogonía egipcia era considerado el más sutil de los sentidos por donde se percibía el olor y la intuición, considerada como la inteligencia del corazón. Eran usados para embalsamamientos (momificación). Los egipcios hacían enfleurage, y tenían acceso a sistemas de destilación rudimentarios que usaban los mesopotámicos (3500 a.C.). En la India y la China • hacían uso de plantas aromáticas como parte de sus sistemas de medicina tradicional. Los Griegos • Hipócrates (470 - 377 a.C.) adoptó de la cultura egipcia el uso de esencias y aromas con fines medicinales. Los tratamientos propuestos por Hipócrates incluían el tratamiento holístico de los pacientes incluyendo aromaterapia y masajes terapéuticos.

Historia Los Romanos Adoptaron las ideas griegas y creían en el uso de aromas y esencias promovían la higiene y la salud. Incrementaron el uso y conocimiento en nuevas materias primas como esencias y su aplicación en aromaterapia, creyendo en el poder de las fragancias.

Las culturas antiguas en general usaban los aceites esenciales como desodorantes, fragancias, saborizantes, farmacéuticos y en embalsamamientos. Para su extracción utilizaban grasas (aceites y grasas animales y vegetales), vinos o algún producto alcohólico (que por su contenido en alcohol servían como solventes para la extracción de los aceites y aromas).

Historia El imperio Árabe • Retomaron las ideas, egipcias, griegas y romanas, mezclándolas con las ideas chinas e indias sobre el uso y obtención. •

980-1397. Avicenna inventó el destilador y perfeccionó la técnica de destilación para la obtención de aceites esenciales. En España y Francia hacia 1300 se usó la destilación para producir esencias concentradas y de mejor calidad (romero y salvia).

Edad media • Debido al oscurantismo religioso aquellos que practicaron las medicinas herbales eran perseguidos por la Iglesia como herejes o brujos. Los monjes en los monasterios eran los que cuidaban de los enfermos y aplicaban remedios herbales, entre ellos algunos aceites para tratamientos. Usaban baños con esencias para controlar los malos olores y descubrieron que también tenían propiedades antibacterianas y pesticidas. Sin embargo el uso común de fragancias en baños era considerado pecaminoso.

Historia Renacimiento • Paracelso retomó la visión holística de los tratamientos médicos, retomando así el uso de esencias y aromaterapia: Se mejoraron los procesos de destilación, se incrementó el comercio de aceites esenciales, así como el estudio de las propiedades físicas, químicas y terapéuticas de diferentes aceites; se incrementó el número de aceites obtenidos a partir de diferentes plantas Siglo XX• En 1910 el medico francés Gatefosse, después de una quemadura accidental en el laboratorio, utilizó aceite de lavanda y descubrió un efecto analgésico además de encontrar que su uso no permitió la formación de infecciones ni cicatrices. En la segunda guerra mundial el Dr. Valet trató soldados con estos aceites con gran éxito. En a década de los 50 se inició y difundió el uso de aceites esenciales diluidos en aceites vegetales para masajes terapéuticos.

APLICACIONES

Aromaterapia • Terapias alternativas que buscan una aproximación holística. Esta terapia trata del uso de aceites esenciales de forma externa en procesos de curación. Incluye técnicas como los masajes de aromaterapia, y la aromaterapia médica.

APLICACIONES

Alimentos •Los Estados Unidos son los mayores importadores de aceites esenciales, principalmente para las industrias de gaseosas y alimentos. •Aceites especiados heladería y confitería.

“dulces”

•Aceites especiados “saladas” cárnicos. (ají, páprika)

panadería, productos

pastelería salados

y

•También son usados en la preparación de salsas y aderezos para carnes. NO TODOS LOS ACEITES ESENCIALES PUEDEN SER CONSUMIDOS, solo aquellos aceptados por la legislación vigente (FDA, INVIMA)

APLICACIONES

Cosméticos: Los aceites esenciales son incluidos en formulaciones de: •jabones •cremas •shampoo •lacas •geles •etc. Los aceites esenciales para estos usos deben aceptados por la legislación vigente (FDA, INVIMA).

APLICACIONES

Usos terapéuticos: • Anestésicos • antibióticos • antirreumáticos • antivirales • afrodisíacos • cicatrizantes • desodorantes

• • • • • • • •

hipertensión laxantes migraña nauseas neuralgias sinusitis venas varicosas entre muchos usos.

otros

APLICACIONES

APLICACIONES

O

OH

timol

Pulegona

APLICACIONES

APLICACIONES

Actividad antimicrobiana de albaca, salvia, limonaria,

APLICACIONES

Industria agrícola •inhiben el crecimiento de fitopatógenos (hongos, levaduras y bacterias) •actividades antialimentarias herbívoros, o funcionan como.

contra

insectos

•plaguicidas o herbicidas. La aspersión de la oleoresina del ají es comúnmente usada en cultivos frutales para controlar infecciones y plagas. El aceite esencial de menta retarda la degradación de la urea al inhibir la enzima ureasa y procesos de nitrificación, favoreciendo la retención del nitrógeno en los suelos al momento de la fertilización.

APLICACIONES

Perfumería Un perfume esta compuesto por aceites esenciales (uno o más), compuestos aislados que pueden ser obtenidos a partir de aceites esenciales o de manera sintética y que dan notas olfativas específicas, un fijador responsable de la duración de la fragancia, los cuales pueden ser de origen animal, vegetal o sintéticos, y un excipiente que generalmente es alcohol, agua o incluso aceites.

APLICACIONES

Perfumería • Los aromas se pueden caracterizar por su nota olfativa en frutales, balsámicos, verdes, amaderadas, terrosas, florales, acre, ácidos, lácteos, almizclados, astringentes, dulces. • Olfativamente esta compuesto por • La nota baja: Su función es la de fijar y darle armonía al perfume. • La nota media: o el cuerpo del perfume; hace a la personalidad del perfume. • La nota alta: el impacto inicial, pero su efecto se diluye con el transcurso de las horas.

Composición y características de los aceites esenciales Características físicas • Lipofílicos • Densidad menor que el agua (excepto aceite esencial de clavos de olor), • Apariencia viscosa y oleosa. • Sensibles a la luz y al aire (almacenamiento especial) • Susceptibles a la degradación térmica

Composición

OH

geraniol

CHO

citral

O

Monoterpenos OH OH

limoneno

carvona

timol

alfa-terpineol

OH

OH

O O

alfa-pineno

borneol

camfor

cineol

Composición

α−sandaleno

β−sandaleno

Composición

O

C13-Norisoprenoides

O

α−ionona

β−ionona O

γ−ionona

Composición

Compuestos alifáticos no terpenoidales O

H

cis-3-hexenal verde, habichuela

OH

cis-2-hexanol verde, hojas de pasto cortadas

OH

hexanol verde

O

O

hexanoato de etilo, piña

Composición

Compuestos aromáticos no terpenoidales

CHO HO O

cinamaldehido

H3CO

vainillina

H3CO

H3CO

anetol

HO

eugenol

Biosíntesis

Biosíntesis

Características fisicoquímicas Densidad Cantidad de masa contenida en un volumen determinado. ρ=m/V ρ = densidad m = masa V = volumen La densidad relativa (dr, gravedad específica) es la comparación de la densidad de una sustancia (ds) con la del agua pura (da). dr = ds / da

Características fisicoquímicas La gravedad específica es una medida adimensional y numéricamente igual a la densidad, y está definida como el peso unitario de una sustancia sobre el peso unitario del agua a 4 °C. Se mide con un picnómetro como sigue: El frasco se pesa vacío y seco, luego se llena con el líquido problema y se pesa. Finalmente se lava con agua destilada, se llena y se pesa.

d1 m1 d2 m2

d1 = (m1 x d2)/ m2 = densidad de la muestra, = masa de la muestra, = densidad del agua, = masa del agua

Rotación especifica moléculas quirales. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es levorrotatorio o levógiro. La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición. Aunque los A.E. son mezclas complejas, esta es una propiedad que se mide para verificar su pureza óptica

Índice de refracción Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra n y se trata de un valor adimensional. n=c/v El índice de refracción se emplea para la identificación y la determinación de la pureza de sustancias como los aceites esenciales y se mide por medio de un refractómetro.

DESCANSO

Destilador por arrastre con vapor

Destilador por arrastre con vapor No se calienta la muestra directamente Se obtienen dos productos •Aceite esencial •Agua floral Aplicaciones cosméticas

Hidrodestilación Equipos mas sencillos de montar Menor consumo de energía para generar el vapor Se calienta la muestra causando pérdidas de los compuestos mas volátiles y la Descomposición térmica de algunos compuestos

Hidrodestilación asistida con microondas Menor consumo de energía Extracción mas rápida y eficiente Se puede adaptar un microondas convencional

Extracción con solventes •Maceración •Soxleth •Extracción líquido – líquido Extracción con hexano, pentano diclorometano SE OBTIENE EL CONCRETO, EL CUAL ES EXTRAÍDO POSTERIOR MENTE OCN ALCOHOL PARA OBTENER EL ABSOLUTO Por los residuos de solventes, estos extractos no son aptos para aplicaciones tópicas, o para consumo humano.

Fluidos supercríticos • A bajas presiones y temperaturas se obtienen extractos libres de solvente.

Fluidos supercríticos

Enfleurage muy bajas concentraciones o no puede ser calentado porque se degrada con la temperatura. grasa animal o vegetal inodora y sobre estas bandejas se colocan los pétalos a extraer La grasa absorbe el aceite esencial de los pétalos y cada tiempo (que puede variar entre unas horas o incluso días) El aceite es extraído de la matriz de grasa con etanol, luego el alcohol es evaporado y se recupera el aceite esencial.

Tanque para la extracción con alcohol del aceite esencial a partir del producto del Enfleurage

Rectificación •Consiste en una segunda destilación pero esta vez del aceite esencial obtenido en un primer proceso, con el fin de eliminar algunos residuos obtenidos del primer proceso. •Es necesario controlar la temperatura de la segunda destilación y no recoger ni la primara fracción del destilado ni la fracción final, por cuanto estas fracciones pueden contener la impureza a retirar. •Aceite de eucalipto

Algunas consideraciones para los equipos • El material se expande por absorción de agua (aprox. 1/3) • Material pulverizado en sacos de algodón • Hidrodestiladores deben ser mas anchas que altas (mayor contacto con le vapor, menor peligro de sobrepresión)

Equipos

Tapas de los tanques

Tanques de bandejas múltiples

Tanques con cestas para el material

REFRIGERANTES, SISTEMAS DE CONDENSACIÓN

Sistemas de recolección

Sistemas de recolección

Destiladores completos

Destiladores completos

Destiladores completos

Destiladores completos

Materiales para la construcción de los alambiques • Vidrio • Cobre • Acero inoxidable

Otras técnicas de extracción Destilación Extracción Simultánea

Extractos de compuestos volátiles • Extracción líquido-líquido Mas densos y menos densos que el agua • Microextracción en fase sólida • Head space

Métodos de análisis

Cromatografía de gases-FID Cromatografía de gases-EM Cromatografía de gases-olfatometría ANALISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO

Aceites portadores Aloe Almendra Caléndula Jojoba Oliva Calabaza Ajonjoli Girasol

No son volátiles y favorecen la absorción en la piel (para masajes). Estabilizan y ayudan a solubilizar y retener algunos componentes del aceite esencial El aceite mineral preserva mejor el aceite esencial, pero no es recomendable con fines terapéuticos

Materias primas mas comunes

Aceites utilizados como notas olfativas de cabeza

Aceites utilizados como notas olfativas de cuerpo

Aceites utilizados como notas olfativas de base

Algunos aceites tóxicos • • • • • •

Almendra Anis Arnica Boldo Hinojo Alcanfor

• • • • •

Menta Salvia Chenopodium Inula Rabano (picante)