ARTÍCULO ORIGINAL
Composición química volátil del aceite esencial de Croton malambo H. Karst. colombiano y determinación de su actividad antioxidante
Volatile chemical composition of essential oil from Colombian Croton malambo H. Karst. and determination of its antioxidant activity
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Beatriz E. Jaramillo C,I Edisson Duarte,II Karen Muñoz,III Elena StashenkoIV
IQuímica. Doctora en Química. Docente. Grupo de Investigaciones Agroquímicas, Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Cartagena. Cartagena, Colombia.
IIQuímico. Magíster en Química. Docente. Grupo de Investigaciones Agroquímicas, Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Cartagena. Cartagena, Colombia.
IIIQuímica Farmacéutica. Grupo de Investigaciones Agroquímicas, Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Cartagena. Cartagena, Colombia.
IVQuímica. Doctora en Química. Docente. Escuela de Química, Facultad de Ciencias, Centro de Excelencia CENIVAM, Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia.
RESUMEN
]]> INTRODUCCIÓN: el uso de las plantas con fines terapéuticos en la medicina tradicional es un importante legado que han dejado generaciones anteriores y una parte de la cultura de los pueblos. Existen numerosos estudios sobre los aceites esenciales, en los cuales se destaca su gran utilidad en diversas áreas como productos cosméticos y perfumes, saborizantes, en la industria farmacéutica, etc. Varias investigaciones reportan las diferentes actividades biológicas que presentan los aceites esenciales (insecticidas, antioxidante, efecto antibacteriano y otros). Croton malambo H. Karst., pertenece a la familia Euphorbiaceae, es un árbol pequeño, de corteza aromática que crece en la costa norte colombiana y en la región oriental venezolana. Esta especie ha presentado actividad citotóxica, proapoptótica y actividad antiinflamatoria.
Palabras clave: Croton malambo H. Karst., cromatografía de gases, aceite esencial, actividad antioxidante.
ABSTRACT
INTRODUCTION: the use of plants for therapeutic purposes in traditional medicine is an important legacy that previous generations have left and a part of the culture of peoples. There are numerous studies on essential oils, in which its usefulness in various areas such as the manufacture of perfumes, cosmetics, flavors, pharmaceutical industry, etc. are highlighted. Several researches reported on the various biological activities having essential oils (insecticides, antioxidant, antibacterial effect, etc.). Croton malambo H. Karst. belongs to the family Euphorbiaceae, it is an aromatic small tree growing in the Colombian northern coast and in eastern Venezuela. This species has cytotoxic activity, proapoptosis and anti-inflammatory activity.
OBJECTIVE: to study the volatile chemical composition of essential oil of C. malambo and to evaluate the possible antioxidant activity of essential oil. ]]>
METHODS: the essential oil was obtained from the Croton malambo H. Karst bark. by hydrodistillation, the volatile chemical composition was determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry detector (GC-MS). The antioxidant potential of essential oil of C. malambo was determined by decoloration assay of stable radical cation ABTS+.
RESULTS: the major components found in the essential oil of C. malambo were methyl eugenol (63,5 %) and linalool (5,6 %). The TAA obtained was 2,2 mmol trolox/kg essential oil.
CONCLUSIONS: the essential oil of C. malambo is formed by chemical compounds widely used in the pharmaceutical industry. It did not provide a strong antioxidant activity compared with the activity of BHA, BHT, a-tocopherol.
Key words: Croton malambo H. Karst., gas chromatography, essential oil, antioxidant activity.
INTRODUCCIÓN
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Los aceites esenciales son utilizados desde la antigüedad por sus distintas propiedades organolépticas y de bioactividad,1,2 lo que resulta de mucho interés para la industria y la población en general porque genera una importante fuente económica y además reduce la utilización de sustancias sintéticas, lo cual denota mucha atención por los efectos anticancerígenos que en los últimos años se han reportado para esas sustancias.3La introducción de plantas aromáticas tropicales, oriundas de América del Sur a otros continentes y su exploración, muestra la gran variedad de quimiotipos observados, que poseen esencias exóticas y únicas, lo que hace importante el estudio de plantas colombianas, a fin de encontrar su aplicación práctica como aromatizantes, agentes para saborizar, y(o) principios activos en preparados farmacológicos, cosméticos, perfumes y aditivos en alimentos, entre otros.4
A la familia Euphorbiaceae pertenecen principalmente árboles, arbustos y plantas herbáceas a menudo con látex blanco. Incluye la familia unos 300 géneros y alrededor de 5 000 especies distribuidas mayormente en zonas tropicales, subtropicales y también en zonas templadas.5,6 Tiene importancia económica mundial, porque algunas especies son productoras de numerosas sustancias utilizadas en la industria, como son el caucho natural y diversos aceites.7 Croton malambo H. Karst., es un árbol pequeño que crece en la costa norte colombiana y en la región oriental venezolana, conocido por los nativos como malambo y palomatías.8 Esta especie presenta actividad citotóxica, proapoptótica9 y actividad antiinflamatoria.10 La corteza de C. malambo es ampliamente utilizada en infusión como agente antiinflamatorio, analgésico y para el tratamiento de diversas enfermedades como la diabetes, diarreas, reumatismo y úlceras gástricas.10
La permanente búsqueda de nuevos productos y combinaciones de sustancias químicas de origen natural, con potencial aplicación en diferentes industrias, como la farmacéutica, de alimentos, textil, química orgánica fina y, sobre todo, cosmética y de perfumes, impulsó esta investigación hacia un detallado estudio de los metabolitos secundarios volátiles de la corteza de C. malambo, y la evaluación de su actividad biológica, particularmente, la capacidad antioxidante y su toxicidad aguda frente a Artemia franciscana.
MÉTODOS
Material vegetal: la corteza de Croton malambo H. Karst., fue recolectada en el Jardín Botánico Guillermo Piñeres ubicado cerca del municipio de Turbaco, Bolívar, Colombia. La identificación taxonómica del árbol se llevó a cabo en el Instituto de Ciencias Naturales, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia (Bogotá). Los pliegos testigo de cada planta quedaron depositados como muestra permanente en el Herbario Nacional Colombiano (COL): Croton malambo H. Karst. (Nº COL522901), Las plantas fueron clasificadas por el Dr. Jhon Infante Betancour.
Hidrodestilación (HD): esta se llevó a cabo en un equipo de destilación tipo Clevenger, según los procedimientos descritos por Stashenko y otros.4,11 Se usaron 500 g de corteza seca y molida, sumergida en agua, la duración de la hidrodestilación fue de 2 h. El aceite esencial (AE) se separó del agua por decantación y se secó con Na2SO4 anhidro. Una alícuota del aceite (30 µL) se diluyó en 1 mL de diclorometano para el análisis cromatográfico. ]]>
Análisis cromatográfico: se realizó en un GC Hewlett-Packard (HP) 5890A Series II, equipado con un puerto de inyección split/splitless (250 ºC, relación de split 1:30) y un detector de ionización en llama (FID) (250oC). Los espectros de masas fueron obtenidos por impacto de electrones con energía de 70 eV, en un cromatógrafo de gases Agilent Technologies 6890 Plus acoplado a un detector selectivo de masas Agilent Technologies MSD 5973, equipado con un puerto de inyección split/splitless (250 °C, relación split de 1:30), un inyector automático Agilent 7863, un sistema de datos (HP ChemStation 1.05), incluidas las bases de datos NBS 75K, WILEY 138K y NIST 98. Se usó una columna capilar de sílice fundida, HP-5MS de 50 m x 0,25 mm DI (detector de ionozación), con fase estacionaria de 5 %-fenil-poli(metilsiloxano) de 0,25 µm de grosor. El gas de arrastre fue helio (99,995 %, Aga Fano, S.A.), con una velocidad lineal de 35 cm.s-1. La temperatura del horno fue programada de 40 oC (15 min) hasta 250 oC (15 min) @ 5 °C min-1 de acuerdo con la metodología descrita por Stashenko y otros.10-12 Para la identificación de los compuestos se usaron algunos terpenos estándar, analizados bajo las mismas condiciones instrumentales que las muestras, espectros de masas e índices de retención de Kováts de componentes, que se compararon con los reportados en la literatura.12-14
Evaluación de la actividad antioxidante (TAA)
La evaluación de actividad antioxidante fue realizada de acuerdo con la metodología descrita por Re y otros.15 Inicialmente se preparó la solución del catión radical ABTS+., que pesó 3,34 mg de K2S2O8 y se mezcló esta sal con 19,6 mg de ABTS+; hasta completar el volumen con agua grado HPLC a 5 mL. La solución se almacenó durante 16 h previas a la evaluación. Para la preparación de las soluciones patrones se pesaron 200 mg de la muestra de aceite y se completó el volumen con etanol hasta 0,5 mL, a partir de esta se prepararon concentraciones de 100, 150, 200, 250 y 300 mg/mL, de cada una de estas concentraciones se tomaron 30 mL y se mezclaron con 3 mL de la solución de ABTS+., y la absorbancia de la mezcla fue registrada luego de transcurrir 6 min, en un equipo UV-VIS (Thermoespectronic Génesis 20) a 734 nm. Se determinó la disminución de la absorbancia con respecto a un blanco del solvente (etanol), y con esto se calculó el porcentaje de inhibición, con lo cual se obtuvo la actividad antioxidante total (TAA) expresada en mmol deTrolox /kg AE (el Trolox fue utilizado como sustancia patrón).
RESULTADOS
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En la figura 1 se muestra un perfil cromatográfico de metabolitos secundarios volátiles y semivolátiles del aceite esencial de C. malambo obtenido por hidrodestilación.
Como se puede apreciar en la tabla 1, se encontraron 35 metabolitos secundarios en concentraciones superiores a 0,1 %. El rendimiento de aceite esencial obtenido fue de 1,2 %. El principal compuesto encontrado fue el metil eugenol (63,5 %), identificado por comparación de su espectro de masas con el del compuesto patrón. Otros compuestos encontrados en alta proporción fueron linalool (5,6 %), b-elemeno (3,6 %), trans-b-cariofileno (2,5 %), germacreno D (1,6 %), trans-metil isoeugenol (1,5 %), a-copaeno (1,4 %).
Tabla 1. Compuestos mayoritarios encontrados en el aceite esencial de Croton malambo H. Karst., colombiano
| No. de pico | Compuesto | Índice de Kováts | Área relativac (%) |
| ]]> Hidrodestilación | |||
| α-pineno | 939 | 0,4 ± 0,22 | |
| 2 | β-pineno | 979 | 1,0 ± 0,10 |
| 3 | ]]> cis-óxido linalool | 1 073 | 0,5 ± 0,25 |
| 4 | trans-óxido linalool | 1 089 | 1,1 ± 0,12 |
| 5 | linalool | 1 097 | ]]> 5,6 ± 0,15 |
| 6 | borneol | 1 160 | 0,7 ± 0,25 |
| 7 | p-ment-1-en-9-ol | 1 280 | 0,2 ± 0,33 |
| 8 | ]]> acetate de bornilo | 1 288 | 0,5 ± 0,15 |
| 9 | α-ylangeno | 1 378 | 0,6 ± 0,10 |
| 10 | α-copaeno | 1 384 | ]]> 1,4 ± 0,33 |
| 11 | β-bourboneno | 1 393 | 0,4 ± 0,25 |
| 12 | β-elemeno | 1 395 | 3,6 ± 1,22 |
| 13 | ]]> metil eugenol | 1 400 | 63,5 ± 0,25 |
| 14 | trans-β-cariofileno | 1 434 | 2,5 ± 1,25 |
| 15 | α-gurjuneno | 1 444 | ]]> 1,3 ± 0,25 |
| 16 | β-guaieno | 1 446 | 0,4 ± 0,12 |
| 17 | Allo-aromadendreno | 1 462 | 0,6 ± 0,12 |
| 18 | ]]> α-humuleno | 1 470 | 0,2 ± 0,12 |
| 19 | γ-muuroleno | 1 484 | 0,3 ± 0,21 |
| 20 | germacreno D | 1 494 | ]]> 1,6 ± 0,02 |
| 21 | trans-metil isoeugenol | 1 496 | 1,5 ± 0,52 |
| 22 | β-selineno | 1 502 | 0,2 ± 0,22 |
| 23 | ]]> α-muuroleno | 1 506 | 0,3 ± 0,31 |
| 24 | α-bulneseno | 1 510 | 0,4 ± 0,25 |
| 25 | δ-amorfeno | 1 514 | ]]> 0,8 ± 0,16 |
| 26 | δ-cadineno | 1 527 | 0,6 ± 0,25 |
| 27 | trans-γ-bisaboleno | 1 534 | 0,3 ± 0,25 |
| 28 | ]]> elemicina | 1 546 | 1,2 ± 0,25 |
| 29 | β-calacoreno | 1 553 | 0,3 ± 0,12 |
| 30 | spatulenol | 1 591 | ]]> 0,1 ± 0,03 |
| 31 | trans- hidrato de sesquisabineno | 1 596 | 0,7 ± 0,02 |
| 32 | óxido de cariofileno | 1 598 | 0,6 ± 0,02 |
| 33 | ]]> guiaol | 1 602 | 0,5 ± 0,62 |
| 34 | epóxido de humuleno (II) | 1 627 | 0,7 ± 0,12 |
| 35 | 1,10-di-epi-cubenol | 1 629 | ]]> 0,5 ± 0,03 |
tr: trazas, a: número de pico en la figura 1,
b: índice de Kováts determinado experimentalmente en columna HP-5,
c: promedio de 4 extracciones ± ts/√n (n = 4; 95% confianza).
Los cálculos de la actividad antioxidante total (TAA) del AE de C. malambo se realizaron hallando la relación entre la pendiente del porcentaje de inhibición vs. concentración (mM) para el Trolox (análogo de la vitamina E) y la pendiente del porcentaje de inhibición vs. concentración (mM) del aceite esencial (Fig. 2), donde se obtuvo en promedio un valor de 2,28 mmol Trolox/kg AE.
En la tabla 2 se presentan los resultados de la capacidad atrapadora de radicales del AE de C. malambo comparada con la de sustancias antioxidantes referenciadas (butilhidroxianisol BHA], butilhidroxitolueno [BHT], a-tocoferol). ]]>
DISCUSIÓN
El aceite esencial colombiano de C malambo se distingue por su alto contenido de metil eugenol (63,5 %). Esta sustancia es un componente común de las especias, como el estragón, el hinojo, mejorana, pimienta de Jamaica, anís estrellado, anís y albahaca.16-19 El metil eugenol es un importante compuesto bioactivo con un amplio rango de aplicaciones en las industrias farmacéutica y aromatizante, bebidas no alcohólicas, condimentos, dulces duros y blandos.20,21 También se utiliza como regulador del crecimiento de insectos para evitar el apareamiento de las moscas en el campo de cultivo de cítricos.16,17 La composición química volátil del AE del C. malambo estudiado fue similar a la reportada por Suárez y otros10 para el AE de corteza de C. malambo de Venezuela obtenido por hidrodestilación, donde los compuestos mayoritarios encontrados fueron el metil eugenol, isoeugenol de metilo y elemicina. Sin embargo, el isoelemicina, veratral y d-cadinol no fueron encontrados en el AE de C. malambo colombiano.
La capacidad antioxidante del aceite esencial de C. malambo fue baja en comparación con los antioxidantes BHA, BHT, y a-tocoferol. Esto puede ser atribuido a que en la composición del AE hay ausencia de fenoles (donadores de hidrógeno) que en la mayoría de los AE son quienes confieren la capacidad antioxidante.22-25 Los compuestos utilizados como referencia (BHA, BHT, y a-tocoferol), en su estructura presentan un grupo OH que participa en esta actividad según estudios reportados,23,26 y en el metil eugenol este grupo se encuentra sustituido por un grupo -CH3, lo cual puede hacer que pierda la actividad antioxidante. ]]>
AGRADECIMIENTOS
Al Grupo de Investigaciones Agroquímicas de la Universidad de Cartagena y CENIVAM de la Universidad Industrial de Santander. Al doctor Jesús Olivero y su Grupo de Química Ambiental y Computacional de la Universidad de Cartagena.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ]]>
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Recibido: 24 de mayo de 2010.
Dra. Beatriz Eugenia Jaramillo Colorado. Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Campus de Zaragocilla, Cartagena, Bolívar, Colombia. Telefax: 57-5-6698180. Correo electrónico: beatrizjaramilloc@yahoo.com ]]>
