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ESTUDIO DE ANTRAQUINONAS PRESENTES EN EXTRACTOS DE
MUCÍLAGO Y HOJAS DE ALOE VERA DE PLANTAS CULTIVADAS EN LA
REGIÓN CAFETERA
VIVIANA SÁNCHEZ ARISTIZÁBAL
JHON FABIO SANTA CASTAÑO
Director
Dra. GLORIA EDITH GUERRERO ÁLVAREZ
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
TECNOLOGÍA QUÍMICA
PEREIRA
2009
-1-
ESTUDIO DE ANTRAQUINONAS PRESENTES EN EXTRACTOS DE
MUCÍLAGO Y HOJAS DE ALOE VERA DE PLANTAS CULTIVADAS EN LA
REGIÓN CAFETERA
TRABAJO DE GRADO
Requisito final para optar al título de Tecnólogo en Química
Director
Dra. GLORIA EDITH GUERRERO ÁLVAREZ
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA
PEREIRA, MAYO DE 2009
-2-
NOTA DE ACEPTACIÓN DE TRABAJO DE GRADO
ESTUDIO DE ANTRAQUINONAS PRESENTES EN EXTRACTOS DE
MUCÍLAGO Y HOJAS DE ALOE VERA DE PLANTAS CULTIVADAS EN LA
REGIÓN CAFETERA
Presentado por:
VIVIANA SÁNCHEZ ARISTIZÁBAL
JHON FABIO SANTA CASTAÑO
Los suscritos director y jurado del presente trabajo de grado, una vez realizada la
versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar la nota de:
Con la connotación:
Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy:
Director:
Gloria Edith Guerrero Álvarez
Jurado:
Jaime Niño Osorio
-3-
DEDICATORIA
Dedicado a nuestras familias, que con su esfuerzo y apoyo hicieron posible
nuestra formación integral.
A todas las personas que de alguna manera hicieron parte de este proceso.
-4-
AGRADECIMIENTOS
Gracias a Dios por permitirnos realizar todo lo que nos proponemos.
A nuestras familias les debemos gratitud infinita por el apoyo y la confianza
incondicional que nos han brindado en toda nuestra vida.
A la Universidad Tecnológica de Pereira y sus profesores, por la formación
académica que nos fue dada.
A la Doctora Gloria Guerrero por orientarnos en la elaboración de este proyecto,
por la confianza que nos dio, y por el interés y disposición que demostró para
ayudarnos.
Al Profesor Jaime Niño, por estar siempre disponible para solucionar nuestras
inquietudes.
A todas las personas que nos proporcionaron los recursos necesarios para realizar
este proyecto.
En general, gracias a todas las personas que de una u otra manera contribuyeron
en la culminación de este trabajo.
Muchas gracias.
-5-
TABLA DE CONTENIDO
Índice de tablas
8
Índice de figuras
9
1. Resumen
10
2. Abstract
12
3. Introducción
14
4. Marco de referencia
16
4.1 Planta de Aloe vera
16
4.2 Producción mundial
19
4.3 Generalidades del cultivo
20
4.4 Usos del Aloe vera
21
4.5 Composición química de la hoja de Aloe vera
23
4.5.1 Vitaminas
23
4.5.2 Enzimas
23
4.5.3 Minerales
24
4.5.4 Azúcares
24
4.5.5 Saponinas
24
4.5.6 Esteroles de planta
24
4.5.7 Ácido salicílico
25
4.5.8 Aminoácidos
25
4.5.9 Antraquinónas
27
4.5.9.1 Distribución
27
4.5.9.2 Generalidades
27
4.5.9.3 Detección
29
29
4.6 Técnicas espectroscópicas
4.6.1 Espectroscopia Ultravioleta-Visible
4.7 Normas de calidad de productos de Aloe vera
29
31
5. Justificación
32
6. Objetivos
35
-6-
36
7. Metodología
7.1 Materiales y equipos
36
7.2 Muestra de análisis
37
7.3 Pretratamiento de la muestra
37
7.4 Análisis de las muestras
39
7.4.1 Rendimiento del mucílago en las hojas
39
7.4.2 Extracción y cuantificación de las antraquinonas presentes
en la corteza, látex y gel de aloe vera
39
7.4.2.1 Extracción de antraquinonas
39
7.4.2.2 Obtención de derivados
40
7.4.2.3 Cuantificación de antraquinonas por
43
espectrofotometría
45
8. Resultados y discusión
45
8.1 Descripción de los cultivos
8.1.1 Cultivo combia, Pereira (Risaralda)
45
8.1.2 Cultivo Montenegro (Quindío)
45
47
8.2 Análisis de las muestras
8.2.1 Rendimiento del mucílago en las hojas
47
8.2.2 Implementación del método de análisis de antraquinonas
48
8.2.2.1 Extracción y separación
48
8.2.3 Contenido de antraquinonas presentes en la corteza, látex
49
y gel de la planta
8.3 Aplicaciones y/o potenciales usos de de las partes de
la planta (corteza, látex y mucílago) de acuerdo al contenido
de antraquinonas
53
8.3.1 Aplicaciones y/o potenciales usos del mucílago
53
8.3.2 Aplicaciones y/o potenciales usos del látex
54
9. Conclusiones
56
10. Recomendaciones
57
11. Bibliografía
58
-7-
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Clasificación botánica de la planta de A. vera
18
Tabla 2. Algunos metabolitos secundarios aislados de Aloe vera
26
Tabla 3. Datos correspondientes a la curva de calibración del
44
estándar de aloína
Tabla 4. Rendimiento del gel en las hojas de Aloe vera del
cultivo de la finca Villa Sofía ubicada en el corregimiento
de Combia (Pereira, Risaralda) y de la Hacienda Nápoles
ubicada en Montenegro (Quindío)
47
Tabla 5. Determinación del contenido de antraquinonas presente
en la corteza, gel y látex de la planta de Aloe vera del cultivo
de la finca Villa Sofía en el corregimiento de Combia (Pereira,
50
Risaralda)
Tabla 6. Determinación del contenido de antraquinonas presente en
la corteza, gel y látex de la planta de Aloe vera del cultivo
de la Hacienda Nápoles en el municipio de Montenegro
50
(Quindío)
-8-
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Planta de Aloe vera
17
Figura 2. Interior de una hoja de Aloe vera (A) y partes principales de
una hoja de A. vera (B)
18
Figura 3. Estructura general de una antraquinona, antrona, oxantrona,
28
antranol, y diantranol
Figura 4. Limpieza de las hojas de Aloe vera
37
Figura 5. Descripción del extremo inferior de la hoja
38
Figura 6. Remoción de la corteza y separación del mucílago
38
Figura 7. Ultrasonido Ultrasonik Cleaner™, Modelo 19H-W, Marca
40
Neytech
Figura 8. Procedimiento para la extracción y cuantificación de
antraquinonas en A. vera
41
Figura 9. Espectro de absorción del patrón de aloína
43
Figura 10. Aspecto de hojas analizadas del cultivo del corregimiento
de Combia, Finca Villa Sofía
45
Figura 11. Cultivo de Aloe vera de la Hacienda Nápoles en el municipio
46
de Montenegro (Quindío).
Figura 12. Aspecto de hojas de A. vera analizadas del cultivo de
46
Montenegro (Quindío).
-9-
1. RESUMEN
En el presente trabajo se expone una técnica analítica espectrofotométrica para
la extracción y cuantificación de las antraquinonas presentes en la corteza, látex y
gel de las hojas de la planta de Aloe vera de los cultivos que se encuentran en
Montenegro (Quindío) y Combia (Risaralda). Además, se muestra la determinación
del rendimiento del gel en las hojas cultivadas en estos dos municipios del eje
cafetero.
Se realizó la extracción y obtención de derivados antraquinónicos con base en la
metodología propuesta por Barrese et al, [1], modificando la técnica de extracción;
usando ultrasonido en lugar de reflujo como proponen estos autores, la
cuantificación de compuestos antraquinónicos en corteza, mucilago y látex de
hojas de Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) cultivadas en la región cafetera,
Combia (Risaralda) y Montenegro (Quindío) se determinó usando una curva de
calibración realizada con un patrón de aloína marca SIGMA del 97% de pureza.
Se obtuvo un porcentaje promedio de antraquinonas en la corteza, mucilago y
látex de hojas de A. vera cultivadas en Combia de 0.525%, 0.228% y 1.14%
respectivamente; y un porcentaje promedio de antraquinonas totales en la hoja de
1.897%. Mientras que los porcentajes promedio de antraquinonas en la corteza,
mucilago y látex de hojas cultivadas en Montenegro (Quindío) fueron 0.581%,
0.091% y 1.58% respectivamente; el porcentaje promedio de antraquinonas
totales en la hoja fue 2.250%. Además se obtuvieron resultados de rendimiento de
mucilago en las hojas por medio del método gravimétrico de 68.71% para las
hojas de sábila cultivadas en Combia (Risaralda) y de 67.73% para las hojas
cultivadas en Montenegro (Quindío).
- 10 -
Finalmente, se logró implementar una metodología espectrofotométrica que
permitió cuantificar el contenido de antraquinonas en las diferentes partes de la
planta de Aloe vera mediante la obtención de derivados. Asimismo, se obtuvieron
desviaciones estándar menores a 0.1 lo que indica que el método usado y los
resultados obtenidos son reproducibles y confiables.
Palabras claves: aloína, cuantificación, derivados antraquinónicos, extracción,
gel, látex, método gravimétrico, rotaevaporador, sábila, técnicas espectroscópicas,
ultrasonido.
- 11 -
2. ABSTRACT
The present work deals an analytical technique for the extraction and
spectrophotometric quantification of anthraquinone present in the cortex, latex and
gel from the leaves of the Aloe vera plant the crops that are in Montenegro
(Quindío) and Combia (Risaralda ). Furthermore, it shows the determination of the
performance of the gel in the leaves grown in the two municipalities of the region
cafetera.
We performed the extraction and collection of Anthraquinone derivatives based on
the methodology proposed by Barrese et al, [1], changing the extraction technique,
using ultrasound instead of reflux as suggested by these authors, the quantification
of Anthraquinone compounds in cortex, mucilage and latex leaves of Aloe vera
(Aloe barbadensis Miller) grown in the region cafetera, Combia (Risaralda) and
Montenegro (Quindío) was determined using a calibration curve made with a
standard of aloína mark SIGMA of 97% purity.
We obtained an average percentage of anthraquinone in the cortex, mucilage and
latex leaves of A. vera cultivated in Combia 0525%, 0228% and 1.14%
respectively, and an average percentage of total anthraquinone of 1.897%. While
the average percentage of anthraquinone in the cortex, mucilage and latex leaf
grown in Montenegro (Quindío) were 0.581%, 0.091% and 1.58% respectively, the
average percentage of total anthraquinone in the leaf was 2.250%. Furthermore,
results of efficiency mucilage in the leaves through the gravimetric method of
68.71% for the leaves of aloe grown in Combia (Risaralda) and 67.73% for the
leaves of aloe grown in Montenegro (Quindío).
Finally, we were able to implement a spectrophotometric method that enabled
quantify the content of anthraquinone in different parts of the plant Aloe vera
- 12 -
through obtaining derivatives. Were also obtained standard deviations less than
0.1 indicating that the method used and the results are reproducible and reliable.
Keywords: aloina, quantification, anthraquinone derivatives, extraction, gel, latex,
gravimetric method, rotaevaporador, aloe, spectroscopic techniques, ultrasound.
- 13 -
3. INTRODUCCIÓN
El Aloe vera es una planta perenne de la familia Aloeaceae. Debido a que la
sábila se ha naturalizado en todas las regiones de clima cálido alrededor del
mundo, es difícil establecer correctamente su origen. Se piensa que puede ser
nativa del norte de África o la región del Nilo en Sudán. El género A. vera contiene
alrededor de 400 especies diferentes siendo Aloe barbadensis Miller (Aloe vera),
Aloe aborescens y Aloe chinensis las mas populares. Aloe barbadensis Miller es
considerada como la más activa biológicamente, [2].
Las antraquinonas se encuentran en un gran de número de familias de plantas,
particularmente están ampliamente distribuidas en la subclase Asteridae, en la
cual
se
encuentran
entre
otras
familias:
Rubiaceae,
Gesneiaceae
y
Scrophulariaceae. Muchas especies en la familia de la Rubiaceae, son fuentes
abundantes de antraquinonas, son bien conocidas las del género Rubia, Galium,
Morinda y Cinchona, [3]. Las antraquinonas mas abundantes en la planta de Aloe
vera son la aloina A (Barbaloína) y aloina B (Isobarbaloína), [4].
El propósito de este trabajo consistió en obtener extractos del mucílago, látex y de
la corteza de la planta de Aloe vera con el fin de evaluar la presencia de
antraquinonas y contribuir al aprovechamiento integral de los cultivos de sábila en
la región cafetera colombiana. Además, determinar el rendimiento del gel en las
hojas y plantear algunas aplicaciones y/o usos potenciales de las partes de la
planta (corteza, látex y mucílago) de acuerdo al contenido de antraquinonas.
Para cumplir con este proyecto se adoptó una metodología propuesta por Barrese
et al, [1], modificando la técnica de extracción. El rendimiento de las hojas de A.
vera se determinó a través del método gravimétrico y la cuantificación de los
derivados antraquinónicos se efectuó por espectrofotometría UV-Visible. Los
análisis descritos anteriormente se realizaron por triplicado.
- 14 -
Los resultados obtenidos tuvieron buena reproducibilidad, sin embargo se
recomienda estandarizar el método para la extracción y cuantificación de
antraquinonas con el fin de proporcionar un servicio confiable a los cultivadores y
comercializadores de la planta.
- 15 -
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1 PLANTA DE ALOE VERA
El Aloe vera es un género de plantas que abarca más de 400 especies. Suelen
tener tallos cortos, hojas carnosas lanceoladas que se disponen formando
rosetones en el extremo apical de los tallos, y flores tubulares de color rojo o
amarillo agrupadas en densos ramilletes. La altura varía de unas especies a otras,
desde algunos centímetros hasta más de 9 metros. Se cultivan mucho como
plantas de jardín y en maceta. [2].
La planta de Aloe vera (Figura 1), presenta aspecto suculento, el rizoma es largo y
el tallo es corto, en torno al cual se agrupan un rosetón de hojas que pueden
formar de 12 a 16 niveles. Su tamaño puede variar de 30 cm a 3 m dependiendo
de la variedad. Las hojas son finamente lanceoladas de 30 a 60 cm de longitud;
son turgentes, verdes, márgenes con dientes espinosos separados. Las flores
pueden ser amarillas, anaranjadas, púrpuras y rojas dependiendo de la variedad y
de 2.5 cm de largo. Presentan androceo regular y simétrico, sépalos y pétalos
generalmente de color semejante. Los estambres son seis, poco más o menos del
largo del periantio con filamentos delgados y anteras oblongas. El ovario es sésil,
trilobulado: los óvulos son numerosos en cada cavidad del ovario. El fruto es
capsular, las semillas son numerosas y negras. Las plantas alcanzan su madurez
alrededor de los cuatro años de edad y pueden llegar a vivir alrededor de unos
doce años, [5 y 6].
- 16 -
Figura 1. Planta de Aloe vera
El Aloe vera es una planta perenne y xerofítica; la primera por que se desarrolla a
largo plazo y la segunda porque se adapta a vivir en áreas de poca disponibilidad
de agua y se caracteriza por poseer tejidos para el almacenamiento de agua, por
lo tanto, prefiere las condiciones áridas muy secas.
La planta contiene dos materiales separados del jugo, un látex amarillo (exudado),
extraído de los paquetes vasculares en la ensambladura entre la corteza y los
prendederos y un gel mucilaginoso transparente, sacado de la pulpa interna
(Figura 2), [7].
En la tabla 1 se puede observar su clasificación botánica, [7].
- 17 -
A
B
Figura 2. Interior de una hoja de Aloe vera (A) y partes principales de una hoja de
A. vera (B), [7].
Tabla 1. Clasificación botánica de la planta de A. vera
CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
Reino
Vegetal
Familia
Aloaceae
Género
Aloe
Especie
Vera
Nombre científico
Aloe vera
Nombre común
Sábila
- 18 -
4.2 PRODUCCIÓN MUNDIAL
De las más de 400 especies de Aloe vera que existen, actualmente sólo se
comercializan, el Aloe barbadensis Miller y el Aloe aborescens que son las más
conocidas, [8 y 9]. La planta del género aloe crece en áreas tropicales y no puede
sobrevivir a temperaturas de congelación, [10].
En Estados Unidos, la mayor parte es cultivada en el Valle del Río Grande del sur
de Tejas, en Florida y en el sur de California. Internacionalmente, el aloe se
puede encontrar en México, en los países a lo largo del pacífico, la India, América
del sur, América central, el Caribe, África y Australia.
Los mercados más
atractivos para productos de aloe son los Estados Unidos, Francia, Reino Unido,
Alemania, Italia, Canadá, Japón, España, Suecia y Corea, [11].
El uso comercial original de la planta de aloe estaba en la producción de una
sustancia celuloide llamada Aloína, una savia amarilla usada durante muchos
años como laxante (Figura 2). Este producto se convirtió en un sinónimo del
nombre aloe y se registró en el campo comercial, técnico y gubernamental a
principios del siglo XX. Esta terminología creó mucha confusión cuando el otro
ingrediente principal del aloe, el gel semisólido transparente, fue estabilizado y
puesto a la venta. A comienzos de los años 50, este gel de aloe había ganado
importancia en la producción de bebidas nutritivas, crema hidratante, agente
curativo en los cosméticos y los medicamentos, [12].
El mercado mundial del aloe continúa en plena expansión. El mercado mundial de
aloe, produce derivados y productos con aloe; según estimaciones privadas, tiene
un giro de negocio a nivel mundial de 27 mil millones de dólares anuales. Su valor
es muy elevado por la influencia del valor final en cosméticos que contienen aloe y
por la alta incidencia en la facturación que presentan las 10 mayores
corporaciones
estadounidenses
en
este
- 19 -
negocio,
generando incrementos
sustanciales en el valor de mercado de los productos finales vendidos. En el
mercado
mundial
del
aloe
hay
una
alta
demanda
en
sus
diferentes
presentaciones. El comercio mundial de materias primas de aloe está estimado en
unos 180 millones de dólares. Los números son imprecisos todavía, dado que el
aloe no posee una clasificación arancelaria propia y se encuentra comprendido
junto a otros saborizantes y extractos de plantas varias, no pudiéndose determinar
en forma fehaciente su valor de transacción, [11].
La industria del Aloe vera en la actualidad cuenta con mucha más fuerza; existen
industrias dedicadas a la elaboración de todo tipo de productos para diferentes
áreas: alimenticia,
farmacológica, cosmética, entre otras. Hoy por hoy se
comercializan infinidad de productos a base de aloe; concentrados para bebidas,
acondicionadores y shampoo, cremas para manos y cuerpo, jugos, cosméticos,
gel liofilizado, entre otros, [12 y 13].
4.3 GENERALIDADES DEL CULTIVO
El Aloe vera se cultiva en alturas de 400 a 2500 msnm, aunque en algunas
regiones se obtienen buenos rendimientos en plantaciones a alturas inferiores a
400 msnm, [7].
La sábila presenta un alto rango de adaptabilidad a diferentes condiciones
ambientales; el Consejo Internacional del aloe señala que se desarrolla
generalmente, en áreas 15 grados hacia el norte y hacia el sur del ecuador,
aunque puede ser encontrada en un espectro climático bastante amplio.
Los
climas en que se desarrolla van de tropicales y subtropicales a desérticos. Se
establecen perfectamente en áreas con temperaturas medias anuales de 18ºC a
25ºC con una precipitación media anual de 400 a 800 mm; encontrándose en sitios
hasta de 200 mm al año, donde su desarrollo es más lento.
- 20 -
Aunque esta planta puede encontrarse en bosques ecuatoriales, climas templados
y montañas, se adapta bien a zonas de pronunciada sequía, a la intensidad de los
rayos solares y suelos con altas concentraciones de sales, condiciones que
caracterizan a grandes superficies localizadas en las zonas áridas y semiáridas.
En México crece en áreas con precipitación pluvial anual entre los 200 y 800 mm,
y soporta temperaturas extremas de -5 ºC durante el invierno hasta 42 ºC en
verano, [7].
La sábila, se desarrolla en suelos de roca de origen sedimentario, principalmente
en calizas y conglomerados; puede crecer en suelos someros, pedregosos y poco
profundos, escasos en materia orgánica, bien drenados, con pH que va de alcalino
a neutro o ligeramente ácido y de diferentes texturas.
Aunque se puede
establecer y sobrevivir en suelos pobres, los suelos ideales para el crecimiento de
la sábila deben ser profundos, con buen drenaje, de textura media,
preferentemente franco-arenosos y de un pH ligeramente alcalino, [7].
Es una planta que se propaga en forma sexual y asexual. La reproducción sexual
es menos eficaz y poco utilizada. Consiste en depositar las semillas en suelos
arenosos, bien drenados, teniendo lugar la germinación en un lapso de 3 a 4
semanas, a una temperatura de 20 ºC. La reproducción asexual consiste en cortar
las hojas grandes más viejas de la planta y trozarlas en pedazos de 10 cm, se
dejan suberizar para que al plantarlas no se pudran. Este método es conocido
como “estaca de hoja”, [7].
4.4 USOS DEL ALOE VERA
Históricamente el aloe ha sido utilizado en la medicina tradicional para el
tratamiento de muchas enfermedades. Es conocido como un buen antiinflamatorio,
gracias a la acción de la manosa-6-fosfato presente en su gel y como un poderoso
cicatrizante del tejido epitelial, debido a la actividad de sus aminoácidos que
- 21 -
estimulan la producción de nuevas células y a la habilidad de sus enzimas para
promover la regeneración de la piel, [5 y 14]. El gel de Aloe vera es usado en el
tratamiento de heridas, quemaduras e irritaciones en la piel en general, [2, 5, 15 y
16]. El A. vera tiene una extensa aplicación en la industria cosmética donde es
considerada como un emoliente efectivo, tanto para la piel como para el cabello,
[5, 17 y 18].
El uso del A. vera ha sido descrito en el campo de la medicina veterinaria. El
extracto del gel ha sido usado en el tratamiento de muchos animales en casos
externos tales como alergias, abscesos, infecciones por hongos, varios tipos de
inflamaciones, dolores y comezón, [5, 19 y 20].
En numerosos estudios se ha reportado el uso del aloe en la cura de las úlceras
gástricas, problemas gastrointestinales y de riñones, gracias a su efecto
antiséptico.
Muchas evidencias científicas sugieren además que el A. vera
incrementa la fuerza de la contracción cardiaca decreciendo los niveles de
colesterol y triglicéridos, revirtiendo desordenes cardiovasculares y estimulando la
regeneración celular, [5, 21 y 22].
Estudios recientes indican que el A. vera puede usarse en el tratamiento de
enfermedades como el VIH-SIDA. Esto es atribuido a las propiedades antivirales e
inmunológicas de un grupo de polisacáridos que actúan directamente en las
células del sistema inmunológico, activando y estimulando macrófagos, monolitos,
anticuerpos y células-T, [5, 20 y 23].
Así mismo, el aloe se ha usado en tratamientos del cáncer, donde ha demostrado
que tiene un efecto positivo en la inhibición de crecimiento de tumores, [5 y 24].
Investigaciones realizadas en España revelaron que el gel de la planta tropical
puede usarse como una capa que además de ser comestible, protege la calidad
de las frutas frescas. El gel, que al parecer no afecta el gusto ni la apariencia de
- 22 -
los alimentos, promete ser una alternativa natural segura frente a los preservativos
sintéticos. Las pruebas que se llevaron a cabo utilizando uvas, demostraron que
las que se envolvieron en el gel del aloe, se preservaron por mas de 35 días
mientras que las que no se envolvieron en el gel, empezaron a deteriorarse 7 días
después de haber sido almacenadas, [18].
4.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA HOJA DE ALOE VERA
Con efecto de dar una explicación de las numerosas aplicaciones que tiene el A.
vera, es necesario examinar las propiedades físicas y químicas de la planta.
La planta contiene entre el 99 y 99.5 por ciento de agua con un pH promedio de
4.5.
La materia sólida remanente contiene aproximadamente 75 ingredientes
diferentes
donde
se
incluyen
vitaminas,
minerales,
enzimas,
azúcares,
antraquinonas o compuestos fenólicos, lignina, saponinas, esteroles, aminoácidos
y ácido salicílico, [8]. Se hace una descripción mas detallada a continuación.
4.5.1 VITAMINAS: La planta contiene muchas vitaminas, excluyendo la vitamina D
pero incluye importantes antioxidantes como las vitaminas A, C y E. Vitamina B
(Tiamina), niacina, vitamina B2 (riboflavina), colina y ácido fólico, están también
presentes. Algunas autoridades sugieren que también contiene trazas de vitamina
B12, [8].
4.5.2 ENZIMAS: Cuando es tomada oralmente, varios de estos catalizadores
bioquímicos, tales como la amilasa y lipasa, pueden ayudar en la digestión
rompiendo grasas y azúcares.
Una importante enzima, una carboxipeptidasa,
inactiva la bradykinina (que es una hormona que produce dolor asociado con
vasodilatación durante el proceso inflamatorio) y produce un efecto antiinflamatorio. Por tanto, su hidrólisis reduce el dolor y vasodilatación, y de allí su
efecto analgésico, [2 y 8].
- 23 -
4.5.3 MINERALES: Se encuentran en la planta: sodio, potasio, calcio, magnesio,
manganeso, cobre, zinc, hierro y cromo.
El lactato de magnesio inhibe la
descarboxilación de la histidina y previene la formación de la histamina del
aminoácido histidina. La histamina es liberada en muchas reacciones alérgicas y
causa intensa picazón y dolor. La prevención de su formación podría explicar el
efecto antipurítico del A. vera, [8].
4.5.4 AZÚCARES: Los azúcares se encuentran en el mucílago o gel y forman el
25% de la fracción sólida donde hay presencia de mono y polisacáridos. Los más
importantes son los polisacáridos de cadena larga que están constituidos por la
glucosa y la manosa, conocidos como glucomananos, [2 y 8].
4.5.5 SAPONINAS: Las saponinas son glicósidos de esteroides o de
triterpenoides, llamadas así por sus propiedades como las del jabón: cada
molécula está constituida por un elemento soluble en lípidos (el esteroide o el
triterpenoide) y un elemento soluble en agua (el azúcar), y forman una espuma
cuando son agitadas en agua. Las plantas contienen saponinas muy diversas,
entre ellas la acacia, la saponaria o jabonera, el castaño de Indias y muchas otras.
Las saponinas se han utilizado mucho, y aún se utilizan en ocasiones, como
agentes limpiadores y, sobre todo, como espumantes, en especial en líquidos de
extinción de incendios. La hidrólisis de las saponinas, inducida por ácidos o
enzimas, produce azúcares (con frecuencia, glucosa) y la sapogenina, que puede
ser de tipo triterpénico o esteroidal. Ciertos azúcares y saponinas son materias
primas utilizadas en la síntesis de hormonas esteroides.
Estas sustancias jabonosas forman el 3% del gel y son en general limpiadoras,
teniendo propiedades antisépticas, [8 y 25].
4.5.6 ESTEROLES DE PLANTA: Están incluidos campesterol, β-sitosterol y
lupeol, [8].
- 24 -
4.5.7 ÁCIDO SALICÍLICO: Se puede encontrar en el mucílago. Este es el
compuesto de la común “Aspirina” el cual posee propiedades anti-inflamatorias y
anti-bacteriales, [8].
4.5.8 AMINOÁCIDOS: El A. vera provee 20 de los 22 aminoácidos necesarios
requeridos por el cuerpo humano y 7 de los 8 aminoácidos esenciales los cuales el
cuerpo no puede sintetizar. Estos deben ser ingeridos en la alimentación diaria.
Las proteínas formadas por estos aminoácidos tienen efectos que inhiben el
crecimiento de tumores y úlceras, e incrementan la proliferación normal de las
células de la piel humana, [2 y 8].
Otros metabolitos aislados del A. vera están relacionados en la tabla 2.
- 25 -
Tabla 2. Algunos metabolitos secundarios aislados de Aloe vera, [2 y 4].
Nombre
Estructura
Aloenina
HO
OGlc
O
OH
CH3
OCH 3
Aloína A (R1: H; R2: H; R3: H; C10: S)
HO
1
O
9
OH
8
2
Aloinosido A (R1:α-L-Rhamnosil; R2:
H; R3: H; C10: S)
7
3
6
4
10
R 3 Glc
CH 2 OR
5
H
1
R2
Aloína B (R1: H; R2: H; R3: H; C10: R)
OH
4-Hidroxialoina (R1: H; R2: OH; R3: H)
O
1
OH
9
8
2
5-Hidroxialoina (R1: H; R2: H; R3: OH;
C10: R)
7
3
6
4
Aloinosido B (R1:α-L-Rhamnosil; R2:
H; R3: H; C10: R)
10
R 3 Glc
5
H
CH 2 OR 1
R2
Aloesina (R1: H; R2: H; R3: COCH3)
O
CH3
Aloeresina A (R1: H; R2: p-Coumaroil;
R3: COCH3)
R 3 CH
2
OR
O
1
H
OR
O
2
H
H
8-C-glucosil-7-O-methil-(S)-aloesol
(R1: CH3; R2: H; R3: CH(OH)CH3)
OH
H
OH
HO
- 26 -
H
4.5.9 ANTRAQUINONAS
4.5.9.1 DISTRIBUCIÓN
La distribución de las antraquinonas en el reino vegetal esta limitada a una serie
de familias. Abundan en los hongos, líquenes y plantas superiores, sobre todo en
ciertas familias de dicotiledóneas como Poligonaceae, Ramnaceae, Fabaceae,
Rubiaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Cesalpinaceae y Escrophulariaceae. En
monocotiledóneas sólo se han encontrado derivados antracénicos en la familia
Liliaceae. Se encuentran en especies como los aloes (Aloe sp.) o en muchas
plantas del género Rhamnus. Como ejemplos están la aloína de diversas especies
de aloes, el frangulósido en la frángula (Rhamnus frangula L.), los heterósidos del
ruibarbo (Rheum officinale Baillon.), los cascarósidos de la cáscara sagrada
(Rhamnus prusiana L.) o los senósidos del sen (Cassia sp.), [26].
4.5.9.2 GENERALIDADES
Son los componentes más frecuentes entre el grupo de las quinonas vegetales.
Las antraquinonas son compuestos aromáticos con dos grupos cetona,
frecuentemente en para (1,4) y en muy pocos casos en orto (1,2) (Figura 3).
Están formadas por dicetonas insaturadas que por reducción se convierten en
fenoles. De todos los compuestos que presentan estructura quinónica, destacan
las benzoquinónas (estructura derivada del benceno, con poco interés en
farmacia), naftoquinonas (estructura derivada del naftaleno, con poder antiséptico,
de ahí su interés en farmacia tanto antibacteriano y antifúngico), antraquinonas (su
estructura
deriva
del
antraceno
y
las
1,8-dihidroxi-antraquinonas
tienen
propiedades laxantes) y fenantraquinonas (su estructura deriva del fenantreno).
La estructura química de las antraquinonas se caracteriza porque tienen el
sistema tricíclico del antraceno, pero con el anillo central más o menos oxidado, lo
cual
permite
diferenciar
los
distintos
tipos
de
derivados
antracénicos.
Generalmente están en forma de heterósido. Hay O-heterósidos, C-heterósidos e
incluso O y C-heterósidos a la vez.
- 27 -
Figura 3. Estructura general de una antraquinona, antrona, oxantrona,
antranol, y diantranol, [26].
En función de la oxidación del anillo central se clasifican en antraquinonas (con
dos funciones cetona en el anillo central) y oxantronas (con una función cetona en
el anillo central), cuya forma tautomérica son los antranoles (figura 3). Si están
libres (genina libre), las antronas y antranoles se oxidan fácilmente a
antraquinonas. Las antronas forman a menudo diantronas, compuestos dímeros
que pueden ser homodiantronas (formadas por dos antronas iguales) o
heterodiantronas (formadas por dos antronas diferentes). La unión es 10-10’. Los
dihidroantranoles tienen sólo una función alcohol en el anillo central, son muy
inestables y se degradan con facilidad.
Las geninas antraquinónicas son sólidos coloreados (amarillo, anaranjados,
rojizos) poco solubles en agua fría y más solubles en agua caliente y mezclas
hidroalcohólicas. Son solubles en disolventes orgánicos y en alcoholes y les dan
color amarillo, así como en soluciones alcalinas, tomando entonces color rojo. Las
que tienen un grupo carboxilo se solubilizan en soluciones acuosas de bicarbonato
- 28 -
sódico. Los heterósidos son solubles en agua y mezclas hidroalcohólicas. Éstos
se pueden hidrolizar pero depende de si se trata de O-heterósidos, que son mas
fáciles de romper (se rompe la unión heterosídica con un ácido fuerte) o de Cheterósidos, mas difíciles de romper (se usa un medio ácido fuerte y FeCl3).
Para llevar a cabo la extracción hay que tener en cuenta el hecho de que si son Oheterósido (se usa un ácido fuerte y se obtienen las geninas, que son solubles en
disolventes orgánicos como hexano y éter) o C-heterósidos (se emplea además
FeCl3).
4.5.9.3 DETECCIÓN
La detección de las antraquinonas se lleva a cabo por medio de la reacción de
Bornträger. Esta reacción sólo se da en las antraquinonas libres (formas oxidadas
libres), que son solubles en un disolvente orgánico (color amarillo) y si se le añade
una solución acuosa de hidróxido de potasio, se formará una capa de color rojo
debido a las sales, que irá haciendo desaparecer el color amarillo (reacción
positiva).
Esas sales que se forman son fenatos.
Para los heterósidos
antraquinónicos y los derivados reducidos tipo antranol, la reacción de Bornträger
es negativa.
4.6 TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS
4.6.1 ESPECTROSCOPÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE
La región ultravioleta-visible del espectro electromagnético, que se extiende de
unos 200 a unos 800 nm, es la región espectral más utilizada en análisis químico.
Los instrumentos que se utilizan en el visible y el ultravioleta son comunes,
relativamente sencillos y bien adaptados al análisis cuantitativo.
Existen dos
clases generales de compuestos químicos que absorben en la región ultravioletavisible y que se pueden determinar cuantitativamente midiendo esta absorción. Se
trata de los compuestos orgánicos que poseen dobles enlaces conjugados o
- 29 -
anillos aromáticos, y los iones de los metales de transición, especialmente los
iones complejos formados con reactivos orgánicos, [27].
Para todo intervalo de 200 a 800 nanómetros se emplea, esencialmente, la misma
instrumentación, aunque aparece una complicación importante al pasar a
longitudes de onda inferiores a unos 340 nm. Por debajo de esta longitud de onda
el vidrio deja de ser transparente, y es necesario emplear cubetas, ventanas,
prismas y lentes de cuarzo. Resulta necesario, además, emplear un foco luminoso
diferente para trabajar a longitudes de onda inferiores a 340-350 nm, [27].
Los aparatos destinados a la medición de la absorción de radiación contienen una
fuente de radiación continua. Para la luz visible, esta fuente o foco es una lámpara
de filamento de wolframio, análoga a las bombillas comunes usadas para la
iluminación doméstica, siendo las del tipo usado para los faros de automóvil las
más adecuadas para los espectrofotómetros. Para trabajar por debajo de los 350400 nm se utilizan las lámparas de descarga de gas hidrógeno. Las lámparas
fabricadas con deuterio dan una emisión mucho más brillante que las de
hidrógeno, pero son más caras. Estas lámparas tienen una ventana de cuarzo o
de sílice fundida para permitir el paso de la radiación ultravioleta, y son útiles
desde los 375 nm hasta los 180-200 nm, zona en que el cuarzo empieza a
absorber, [27].
El principio de la espectroscopia ultravioleta-visible involucra la absorción de
radiación ultravioleta–visible por una molécula, causando la promoción de un
electrón de un estado basal a un estado excitado, liberándose el exceso de
energía en forma de calor. La luz visible o UV es absorbida por los electrones de
valencia, éstos son promovidos a estados excitados (de energía mayor). Al
absorber radiación electromagnética de una frecuencia correcta, ocurre una
transición desde uno de estos orbitales a un orbital vacío. Las diferencias entre
energías varían entre los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles,
- 30 -
provocan coloración en las moléculas ya que absorben energía en el visible así
como en el UV, como es el caso del β-caroteno, [27].
Cuando un haz de radiación UV-Visible atraviesa una disolución conteniendo un
analito absorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es atenuada hasta I. Esta
fracción de radiación que no ha logrado traspasar la muestra es denominada
transmitancia (T) (T = I/Io).
Las muestras en solución se ponen en una pequeña celda de Silicio (Si).
Se utilizan dos lámparas: una de H o deuterio para la región UV, y una de W /
halógeno para la región visible
Se utiliza también una celda de referencia que contiene sólo solvente.
La luz pasa simultáneamente por la celda de muestra y la celda de referencia.
El espectrómetro compara la luz que pasa por la muestra con la que pasa por la
celda de referencia.
La radiación transmitida es detectada y el espectrómetro obtiene el espectro de
absorción al barrer la longitud de onda de la luz que pasa por las celdas, [27].
4.7 NORMAS DE CALIDAD DE PRODUCTOS DE ALOE VERA
El instituto nacional de vigilancia de Medicamentos y alimentos, INVIMA, que es el
ente dedicado al control, vigilancia, calidad y seguridad de los productos
farmacéuticos y alimenticios, se acoge a lo aceptado por el internacional Aloe
Science Council (www.lasc.org) el cual acepta como máximo 50 ppm de aloína en
el gel de sábila y los productos derivados, [28].
Esta cuantificación de la aloína, barbaloína o productos hidroxiantracénicos en gel
de sábila o productos derivados se debe hacer mediante un método
espectrofotométrico; por ejemplo, el especificado en la European Pharmacopoeia;
4 th Edition, 2002, páginas 607-609 Directorate for the Quality of Medicines of
Council of Europe (EDQM); Council of Europe, Strasbourg, Cedes, France, [28].
- 31 -
5. JUSTIFICACIÓN
Durante los últimos treinta años se ha emprendido en diferentes partes del mundo
programas dedicados a la investigación de la planta denominada Aloe vera,
debido a sus diversas propiedades que tienen aplicación tanto en la industria
cosmética como en la medicina natural, generando una gran demanda comercial
por sus derivados en el ámbito mundial; especialmente en lugares como Hong
Kong, Estados Unidos, Japón y Latinoamérica, [7].
Actualmente el cultivo del Aloe vera se perfila como una “nueva industria” ya que
existe un mercado potencial conocedor de las propiedades benéficas de éste y
sus productos. Además, se está desarrollando un mercado atractivo para la hoja
fresca y entera, para uso doméstico en preparación de cosméticos, cremas
artesanales hidratantes, polvos, cápsulas, champús, para curación de quemaduras
de diferente índole, picaduras de insectos y heridas, etc, [4, 7, 21 y 29].
También se usa como jugo por sus propiedades benéficas debido a su buena
acción reguladora del sistema digestivo y en forma complementaria para
tratamientos de gastritis, úlceras y otros, [4, 7, 21 y 29].
Otro uso importante es el de aquellos geles de aloe que contienen parte de la
aloína o goma de la cáscara, que se utilizan como uno de los ingredientes
principales de algunas dietas y en la preparación de algunos alimentos, [4, 7, 21 y
29].
Entre
los
purgantes
de
origen
natural,
que
contienen
derivados
hidroxiantracénicos, el aloe es una de las más activas. Se usa el polvo de aloe o
aloína aislada, solo o combinado, en la elaboración de diferentes preparados
farmacéuticos. Sin embargo, es importante aclarar que el consumo de los
extractos antraquinónicos en altas dosis puede causar efectos secundarios como
- 32 -
dolores intestinales, diarreas, espasmos e incluso cólicos. Por ello, la legislación
europea prohíbe la comercialización de productos a base de aloe con un
contenido superior a 50 ppm de antraquinonas, [4, 7, 21 y 29].
La producción de goma de aloe (que contiene la aloína) esta menos organizada y
existen pocas compañías grandes envueltas en los procesos de producción y
procesamiento de ésta, [7].
La explotación de la sábila tiene un papel importante en el tema de la sustitución
de cultivos en Colombia.
Actualmente, los datos aproximados que maneja la
agremiación indican que existen unas 250 hectáreas cultivadas en los
departamentos de Atlántico, Santander, Magdalena, Antioquia, Cundinamarca,
Boyacá, Caldas, Quindío y Risaralda. Igualmente, la Corporación Colombia
Internacional (CCI), está realizando un levantamiento más preciso, para establecer
la oferta de penca de sábila de Colombia, [7].
Actualmente en Colombia el
mercado de la sábila es constante, hay pocos compradores y productores. Se
considera que el mercado colombiano es potencial, tiende a aumentar y es un
producto promisorio que tiene alta demanda en el exterior. La industria nacional y
los comercializadores se concentran principalmente en Cali, Bogotá, Medellín,
Pereira, Bucaramanga y Barranquilla, [7 y 30].
En la región cafetera el cultivo del Aloe vera se inició en el 2004, aprovechando
las bondades del clima tropical y la excelente calidad de los suelos. Esta región
cuenta en la actualidad con aproximadamente 86100 plantas de un año
sembradas en los municipios de Pereira, Dosquebradas y Santa Rosa de Cabal
(Risaralda) y Montenegro (Quindío), [31].
En la actualidad, en la región cafetera se está comercializando principalmente el
gel o mucílago para consumo nacional e internacional [31]; sin embargo, al resto
de la planta no se le da uso alguno. Considerando la gran demanda de
- 33 -
compuestos activos procedentes del Aloe vera y a pesar del gran número de
estudios en diferentes países sobre múltiples aplicaciones que tiene esta planta [2
y 21], en la región cafetera hasta ahora se comenzaron algunas investigaciones
sobre el cultivo [7 y 30]. Por esto, es necesario realizar estudios que permitan
alcanzar un mayor aprovechamiento de los beneficios del Aloe vera; comenzando
por el estudio de los principales ingredientes activos reportados. En consecuencia,
este trabajo plantea iniciar la investigación sobre el contenido de antraquinonas en
las plantas de la región cafetera, por ser un grupo de compuestos de gran
importancia debido a su efecto laxante y cicatrizante [2 y 21], entre muchos otros,
siendo de estos el más ampliamente conocido, la aloína o acíbar.
- 34 -
6. OBJETIVOS
6.1 Objetivo general
Evaluar la presencia de antraquinonas en los extractos obtenidos del mucílago y
de la corteza del Aloe vera para el aprovechamiento integral de los cultivos de
sábila en la región cafetera colombiana.
6.2 Objetivos específicos
o Determinar el rendimiento del gel en las hojas de Aloe vera de los cultivos
que se encuentran en Montenegro (Quindío) y Combia (Risaralda).
o Obtener extractos del mucílago y corteza de plantas de Aloe vera cultivadas
en la región cafetera y evaluar la presencia de las antraquinonas utilizando
las técnicas de separación apropiadas y cuantificarlas.
o Plantear las aplicaciones y/o usos potenciales de las partes de la planta
(corteza, látex y mucílago) de acuerdo al contenido de antraquinonas.
- 35 -
7. METODOLOGIA
7.1 MATERIALES Y EQUIPOS
• Hojas de A. vera
• Agua destilada
• Agua corriente
• KOH 1 M
• HCl 0,1 M
• FeCl3
• Éter
• Cuchillo plástico
• Espátula
• Matraz de 100 mL
• Vaso de precipitados
• Embudo de separación
• Estufa
• Nevera
• Balanza de tres brazos
• Balanza analítica
• Ultrasonido
• Rotaevaporador
- 36 -
7.2 MUESTRA DE ANÁLISIS
Se emplearon hojas frescas de Aloe vera maduras, procedentes de cultivos
ubicados en la zona cafetera colombiana. Las hojas fueron recolectadas
manualmente en forma aleatoria seleccionando plantas con aspecto sano, en las
fincas: Villa Sofía ubicada en el corregimiento de Combia (Pereira, Risaralda) y la
Hacienda Nápoles ubicada en Montenegro (Quindío).
Las muestras se conservaron en bolsas plásticas y refrigeradas (4 ºC).
7.3 PRETRATAMIENTO DE LA MUESTRA
Se efectuó un lavado con agua de la llave a las hojas de análisis para eliminar la
contaminación de cuerpos extraños que pudieran interferir en los análisis (ver
figura 4). Se separó el gel o mucílago, la corteza y el látex empleando un cuchillo
plástico. Inicialmente, se hizo una incisión sobre el extremo inferior de la hoja (ver
figura 5) para obtener el látex por gravedad y se recolectó en un vaso de
precipitados. Se realizó un corte alrededor del borde de la hoja que permitió la
remoción de la corteza y finalmente se realizó la separación del mucílago (ver
figura 6).
Figura 4. Limpieza de las hojas de Aloe vera
- 37 -
Figura 5. Descripción del extremo inferior de la hoja
Figura 6. Remoción de la corteza y separación del mucílago
La corteza y mucílago se secaron en una estufa a 28 ºC por 5 días. El Látex se
almacenó en un vaso de precipitados y se conservó a una temperatura de 4 ºC
para posteriores análisis.
- 38 -
7.4 ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS
7.4.1 RENDIMIENTO DEL MUCÍLAGO EN LAS HOJAS
Se determinó por el método gravimétrico, empleando la relación de masas de la
hoja completa recién lavada y del mucílago aislado de la hoja.
Para calcular el rendimiento del mucílago en las hojas se utilizó la siguiente
formula:
RENDIMIENT
O=
masa del gel
×100
masa total de la hoja
La determinación se hizo por triplicado.
7.4.2 EXTRACCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LAS ANTRAQUINONAS
PRESENTES EN LA CORTEZA, LÁTEX Y GEL DE ALOE VERA
7.4.2.1 EXTRACCIÓN DE ANTRAQUINONAS
Se emplearon muestras de corteza, mucílago y látex. La extracción se llevó a
cabo por ultrasonido (ver figura 7) usando agua como solvente de extracción
con una relación muestra solvente 1:10 (5 g de muestra y 50 mL de agua)
durante 40 minutos a temperatura ambiente, esta técnica se realizó con base en
la metodología propuesta por Barrese et al, [1], con una modificación la cual
consistió en utilizar el ultrasonido en vez de
reflujo como proponen estos
autores.
Las determinaciones se realizaron por triplicado en cada caso.
- 39 -
Figura 7. Ultrasonido Ultrasonik Cleaner™,
Modelo 19H-W, Marca Neytech
7.4.2.2 OBTENCIÓN DE DERIVADOS
A los extractos obtenidos por ultrasonido se les adicionó 10 mL de ácido
clorhídrico 0,1 M y 0.6g de tricloruro férrico. La solución fue expuesta a
ultrasonido durante 30 minutos. Posteriormente se le realizaron 3 extracciones
sucesivas con éter. Los extractos etéreos fueron lavados con agua 2 veces y
posteriormente concentrados por rotaevaporación, los residuos obtenidos se
redisolvieron con 75 mL de hidróxido de potasio 1 M. La solución se sometió a
una temperatura de 28 ºC en estufa durante 30 min para propiciar el desarrollo
del color rosado o rojo, se dejó reposar hasta alcanzar temperatura ambiente y
se aforó a 100 mL con hidróxido de potasio 1 M para su posterior análisis. (Ver
figura 8).
La obtención de los derivados antraquinónicos se hizo con base en la
metodología propuesta por Barrese et al, [1].
- 40 -
Separación de las partes de la
hoja (corteza, látex y gel)
Secado (28 ºC x 5 días)
Pesado de la muestra a analizar
Adición de Agua destilada para
hidrólisis en Ultrasonido (40 min.)
Adición de FeCl3 y HCl 0.1 M al extracto
y Ultrasonido (30 min.)
Extracción líquido-líquido con éter
de petróleo (x3)
Conservar la parte etérea
Lavar parte etérea con agua
destilada (x2)
A
- 41 -
A
Conservar la parte etérea
Evaporar el éter de petróleo
(Rotaevaporación)
Redisolución de los residuos en
KOH 1 M
Desarrollo de color
(28 ºC x 30 min.)
Ajuste del volumen final con KOH 1M
Lectura en espectrofotómetro
(495 nm)
Cuantificación por medio de curva
de calibración (Aloína)
Figura 8. Procedimiento para la extracción y cuantificación
de antraquinonas en A. vera
- 42 -
7.4.2.3
CUANTIFICACIÓN
DE
ANTRAQUINONAS
POR
ESPECTROFOTOMETRÍA
La
cuantificación
de
los
derivados
antraquinónicos
se
realizó
por
espectrofotometría UV-Visible, [1], empleando un espectrofotómetro Marca
SHIMADZU 1700UV.
Las muestras fueron analizadas a una longitud de onda de 495 nm la cual se
estableció a través del valor máximo de absorción (Ver figura 9) obtenido al
someter
el
estándar
de
aloína
(SIGMA
del
97%
de
pureza)
al
espectrofotómetro y la cuantificación se realizó utilizando una curva de
calibración con el mismo patrón (Ver tabla 3).
Figura 9. Espectro de absorción del patrón de aloína
- 43 -
Tabla 3. Datos correspondientes a la curva de calibración del estándar de
aloína (Figura 11)
Patrón No
Concentración (ppm)
Absorbancia
1
27,936
0,005
2
55,872
0,01
3
83,808
0,019
4
111,744
0,025
5
167,616
0,035
La ecuación de regresión lineal calculada de acuerdo a los datos obtenidos en
la Tabla 3 es la siguiente:
y = 2.2058 × 10
-4
x - 9.1892 × 10
- 44 -
-4
8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
8.1 DESCRIPCIÓN DE LOS CULTIVOS
8.1.1 CULTIVO COMBIA, PEREIRA (RISARALDA)
El cultivo de la finca Villa Sofía ubicada en el corregimiento de Combia cuenta
con 1000 plantas sembradas en un terreno plano a una altitud de 1234 msnm,
[4]. Las tres muestras seleccionadas para realizar los análisis presentaban un
aspecto sano y tamaño mediano (ver figura 10).
Figura 10. Aspecto de hojas analizadas del cultivo del corregimiento de
Combia, Finca Villa Sofía
8.1.2 CULTIVO MONTENEGRO (QUINDÍO)
El cultivo de Aloe vera de la Hacienda Nápoles es inclinado (ver figura 11) y
presentaba características de abandono (maleza y plantas sin deshojar) al
momento de realizar el muestreo. Este cultivo tiene aproximadamente 480
hectáreas, que corresponden a 45000 plantas en su totalidad y esta localizado
a una altitud de 1294 msnm, [30]. Las hojas seleccionadas para el análisis se
encontraban en buen estado, aunque presentaban coloraciones marrones en la
parte inferior (ver figura 12).
- 45 -
Figura 11. Cultivo de Aloe vera de la Hacienda Nápoles en el municipio de
Montenegro (Quindío).
Figura 12. Aspecto de hojas de A. vera analizadas del cultivo de Montenegro
(Quindío).
- 46 -
8.2 ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS
8.2.1 RENDIMIENTO DEL MUCÍLAGO EN LAS HOJAS
El rendimiento promedio de gel en las hojas de Aloe vera cultivadas en la finca
Villa Sofía (Combia, Risaralda) fue de 68.71%; muy similar al rendimiento de gel
en las hojas cultivadas en la hacienda Nápoles (Montenegro, Quindío) que fue
de 67.73%.
Tabla 4. Rendimiento del gel en las hojas de Aloe vera del cultivo de la finca
Villa Sofía ubicada en el corregimiento de Combia (Pereira, Risaralda) y de
la Hacienda Nápoles ubicada en Montenegro (Quindío).
RENDIMIENTO GEL (%)
FINCA VILLA SOFÍA
(COMBIA)
RENDIMIENTO GEL (%)
HACIENDA NÁPOLES
(MONTENEGRO)
Promedio
65,79
68,66
71,69
68,71
71,64
68,59
62,97
67,73
Desviación
estándar
2,952
4,397
71,69
65,79
71,64
62,97
Análisis 1
Análisis 2
Análisis 3
Rango superior
Rango inferior
En la tabla 4 se muestra que el rendimiento del gel en las hojas cultivadas en
Combia no presenta gran diferencia comparado con el rendimiento de las hojas
cultivadas en Montenegro. Sin embargo, existe una desviación estándar alta en
el rendimiento de los dos cultivos, lo cual puede ser atribuido al hecho de que
para este análisis se utilizó una balanza de tres brazos la cual presenta poca
sensibilidad. La variación en los resultados obtenidos (0.985%), aunque no es
muy alta podría estar relacionada con las condiciones agronómicas de los
cultivos ya que el cultivo de la Hacienda Nápoles ubicada en el municipio de
- 47 -
Montenegro se encontraba descuidado en el momento de hacer la recolección
de las muestras mientras que el cultivo de la finca Villa Sofía en Combia si
estaba en condiciones ideales.
8.2.2
IMPLEMENTACIÓN
DEL
MÉTODO
DE
ANÁLISIS
DE
ANTRAQUINONAS
8.2.2.1 EXTRACCIÓN Y SEPARACIÓN
En ensayos preliminares de la extracción de las antraquinonas se evaluaron
varios métodos soxhlet, reflujo, maceración y ultrasonido con diferentes
solventes (acetona, metanol, metanol-agua, agua); sin embargo, la utilización
del ultrasonido demostró ser mucho más simple, más rápida y más eficaz que
los métodos convencionales para extraer los compuestos orgánicos de los
vegetales. El rendimiento del método de ultrasonido puede verse afectado por
parámetros, como la polaridad del disolvente, el tiempo de extracción y la
relación masa de muestra a volumen de disolvente. De acuerdo a la bibliografía
la optimización de las variables en el método de ultrasonido demuestra que el
aumento del tiempo de extracción, el aumento de la polaridad y el volumen del
solvente de extracción producen mayores rendimientos; con base a estos
resultados se decidió usar agua como solvente con el cual se obtuvieron
mejores resultados, [32 y 33].
Al efectuar la separación se realizaron varios ensayos con diferentes técnicas.
Inicialmente se tenía un extracto verde el cual provocaba interferencias al
momento de pasar la muestra por el espectrofotómetro, por este motivo se
intentó separar el compuesto de interés mediante extracción líquido-líquido
usando como solventes hexano, cloroformo, diclorometano y metanol. Estos
extractos seguían presentando interferencias al momento de hacer la lectura en
el espectrofotómetro. Después de esto, se intentó hacer una separación usando
cartuchos RP-18 en fase sólida; los extractos obtenidos carecían de
- 48 -
antraquinonas y no arrojaban ninguna lectura en el espectrofotómetro ni en la
cromatografía en capa delgada. Debido a que estos métodos no nos arrojaron
los resultados esperados, se optó por usar el método de cuantificación de
antraquinonas basado en la reacción de Bornträger, [1], con algunas
modificaciones.
8.2.3 CONTENIDO DE ANTRAQUINONAS PRESENTES EN LA CORTEZA,
LÁTEX Y GEL DE LAS HOJAS DE A. VERA
En la elaboración de la curva de calibración se utilizaron dos tipos de estándar;
uno de aproximadamente 50% de pureza y el otro de 97% de pureza. Con el
estándar de aproximadamente 50% de pureza se determinó el máximo de
absorción; se realizó un barrido entre 300 y 600 nm y el máximo se encontró a
495 nm, (ver figura 9). Además se realizaron ensayos para determinar las
concentraciones a las cuales se realizarían los patrones (diluciones). Esto se
hizo ya que sólo se contaba con 25 mg del estándar de 97% de pureza.
Después de determinar el máximo de absorción con el estándar de aloína de
aproximadamente 50% de pureza, se realizó la curva de calibración (ver tabla
3) sometiendo las diferentes diluciones del estándar a las mismas condiciones
de análisis de las muestras (numerales 6.3.2.1 y 6.3.2.2), la cual arrojó un
coeficiente de correlación de 0.988.
- 49 -
Tabla 5. Determinación del contenido de antraquinonas presente en la corteza,
gel y látex de la planta de Aloe vera del cultivo de la finca Villa Sofía en el
corregimiento de Combia (Pereira, Risaralda)
ANÁLISIS
1
2
3
Promedio
Desviación
estándar
Rango
superior
Rango
inferior
CORTEZA
GEL
LÁTEX
ALOÍNA
RELACIÓN
PORCENTAJE DE PORCENTAJE DE PORCENTAJE DE
TOTAL
LATEX/GEL
ANTRAQUINONAS ANTRAQUINONAS ANTRAQUINONAS
(%)
(%)
(%)
(%)
0,51
0,252
1,165
1,927
4,623
0,456
0,204
1,273
1,933
6.240
0,609
0,227
0,996
1,832
4.388
0,525
0,228
1,14
1,897
5.084
0,0776
0,02401
0,13961
0.609
0.252
1.273
0.456
0.204
0.996
Tabla 6. Determinación del contenido de antraquinonas presente en la corteza,
gel y látex de la planta de Aloe vera del cultivo de la Hacienda Nápoles
en el municipio de Montenegro (Quindío)
ANÁLISIS
1
2
3
Promedio
Desviación
estándar
Rango
superior
Rango
inferior
CORTEZA
GEL
LÁTEX
ALOÍNA
RELACIÓN
PORCENTAJE DE PORCENTAJE DE PORCENTAJE DE
TOTAL
LATEX/GEL
ANTRAQUINONAS ANTRAQUINONAS ANTRAQUINONAS
(%)
(%)
(%)
(%)
0,526
0,118
1,689
2,333
14,31
0,544
0,073
1,477
2,094
20,23
0,674
0,081
1,575
2,33
19,44
0,581
0,091
1,58
2,25
18
0,08075
0,02401
0,1061
0,674
0,118
1,689
0,526
0,073
1,477
- 50 -
En la tabla 5 se puede observar que el contenido promedio de antraquinonas
presentes en las plantas de Aloe vera del cultivo de la finca Villa Sofía en el
corregimiento de Combia (Pereira, Risaralda) es 1.897%; estos compuestos se
encuentran en mayor cantidad en el látex (1.14%) que en el gel (0.228%) y en
la corteza (0.525%). La desviación estándar de los resultados de concentración
de antraquinonas obtenidos para estas muestras es bajo (≤ 0.1) lo que indica
que la reproducibilidad fue buena y los datos son confiables.
Por otro lado, En la tabla 6 se puede observar que el contenido promedio de
antraquinonas presentes en las plantas de Aloe vera del cultivo de la Hacienda
Nápoles en el municipio de Montenegro (Quindío) fue de 2.25%; a diferencia de
las plantas de A. vera cultivadas en Combia estos compuestos se encuentran
mucho mas concentrados en el látex (1.58%) y en la corteza (0.581%), y están
en mas baja proporción en el gel (0.091%); La desviación estándar de los
resultados de concentración de antraquinonas obtenidos para las muestras del
municipio de Montenegro es bajo (≤ 0.1) lo que indica que hubo una buena
reproducibilidad y los datos son confiables.
Como se aprecia en las tablas 5 y 6, el contenido de antraquinonas en la
corteza de las hojas cultivadas en Combia y Montenegro no presenta una
variación importante entre ellas (Diferencia de promedios de 0,056%). Se puede
observar que la corteza es pobre en antraquinonas confrontada con el látex,
pero tiene un contenido superior comparándola con el gel.
La concentración de antraquinonas en el gel de hojas cultivadas en Combia es
más del doble con relación al gel de las hojas cultivadas en Montenegro, esto
podría deberse a que el suelo del cultivo de Combia presenta mayor
concentración de materia orgánica (Combia: 10.7%; Montenegro: 5.7%) [2 y 7] y
se encuentra en constante mantenimiento y fertilización, mientras que el cultivo
de Montenegro se encontraba abandonado al momento de recolectar las
- 51 -
muestras para el análisis. El gel es la parte de la hoja más deficiente en
antraquinonas; esto puede ser una ventaja para las plantas cultivadas en
Montenegro ya que se podrían usar en productos alimenticios, [7 y 30].
El contenido de antraquinonas en el látex de hojas cultivadas en Montenegro es
mayor que el contenido de antraquinonas en el látex de hojas cultivadas en
Combia. Las antraquinonas presentes en las hojas de A. vera cultivadas en
Montenegro Quindío se encuentran concentradas principalmente en el látex (ver
relación látex-gel en las tablas 5 y 6); esto representa una gran ventaja pues el
mucílago con baja concentración de estos compuestos se puede usar
fácilmente en productos para el consumo humano; por otra parte, se puede
obtener un látex enriquecido para otro tipo de usos. En comparación, las hojas
de Aloe vera cultivadas en Combia tienen las antraquinonas repartidas
principalmente entre el gel y el látex; esto explica el alto contenido de estos
compuestos en el gel y la disminución en el acíbar.
Esta diferencia en la
distribución de las antraquinonas en las plantas de los dos municipios, podría
estar relacionada con el efecto repelente que poseen estas sustancias las
cuales actúan como mecanismo de defensa para alejar posibles depredadores
nocivos para ellas. Esto depende de factores que rodean a la planta; como el
ambiente, el suelo, microorganismos, insectos, entre otros. Se hace necesario
investigar sobre la fisiología de la planta para llegar a una conclusión concreta
con base a la distribución de la aloína en la planta.
Se puede observar también en los resultados de las tablas 5 y 6 que la
concentración total de antraquinonas en las hojas cultivadas en Montenegro
(Quindío) es superior al
contenido total de antraquinonas en las hojas
cultivadas en Combia, (diferencia de promedios: 0.353%). Estas diferencias
están directamente relacionadas con las características fisicoquímicas de los
suelos; el suelo de Montenegro (Quindío) es mas rico en potasio, calcio y
- 52 -
fósforo; minerales indispensables para el crecimiento y desarrollo de
metabolitos secundarios en la planta, [7 y 30].
Según la desviación estándar de los valores de concentración obtenidos en la
cuantificación de antraquinonas en las tres partes de la planta (corteza, gel y
látex), el grado de dispersión de los resultados obtenidos es bajo; esto indica
que los datos están agrupados cerca a la media. Por tanto, la
reproducibilidad del método de análisis usado es confiable. Es muy
importante tener una desviación estándar baja en un método que se acaba
de implementar, ya que asegura que el método usado es confiable y podría
ser aceptado por el INVIMA para prestar el servicio de cuantificación de
aloína, barbaloína o productos hidroxiantracénicos en gel de sábila o
productos derivados, después de ser estandarizado.
8.3 APLICACIONES Y/O POTENCIALES USOS DE DE LAS PARTES DE LA
PLANTA (CORTEZA, LÁTEX Y MUCÍLAGO) DE ACUERDO AL CONTENIDO
DE ANTRAQUINONAS
8.3.1 APLICACIONES Y/O POTENCIALES USOS DEL MUCÍLAGO
El mucílago de las hojas cultivadas en Montenegro es pobre en antraquinonas,
lo cual lo hace ideal para la preparación de bebidas o alimentos sólidos que
presentan propiedades benéficas debido a su buena acción reguladora del
sistema digestivo; se debe aclarar que para esto se debe lavar exhaustivamente
para reducir hasta los límites permitidos por la ley el contenido de
antraquinonas tóxicas y laxantes que se encuentran en los productos
terminados y aprovechar la gran cantidad de glucósidos medicinales presentes
en este (glucomanano), [25].
El mucílago de las hojas cultivadas en Combia esta enriquecido en
antraquinonas lo cual lo limita altamente para la preparación de productos para
consumo humano; pero igualmente sigue siendo útil para la preparación de otro
- 53 -
tipo de productos cosméticos y medicinales tópicos. Puede ser usado como
antiinflamatorio y como un poderoso cicatrizante del tejido epitelial, debido a la
actividad de sus aminoácidos que estimulan la producción de nuevas células y
a la habilidad de sus enzimas para promover la regeneración de la piel, [5 y 14].
Puede ser usado en el tratamiento de heridas, quemaduras e irritaciones en la
piel en general, usando la planta como tal o algún preparado, [2, 5, 15 y 16].
Tiene extensa aplicación en la industria cosmética donde es considerado como
un emoliente efectivo, tanto para la piel como para el cabello, [5, 17 y 18].
Puede ser útil además, en el campo de la medicina veterinaria. El extracto del
gel ha sido usado en el tratamiento de muchos animales en casos externos
tales como alergias, abscesos, infecciones por hongos, varios tipos de
inflamaciones, dolores y comezón, [5, 19 y 20]. Cuando el mucílago es tomado
oralmente, algunos de los azúcares presentes se unen a sitios receptores
recubriendo el intestino; esto posiblemente ayuda a prevenir el síndrome de
“intestino agujerado”. Otros son ingeridos enteros por un método de absorción
celular conocido como pinocitosis.
A diferencia de otros azúcares que se
descomponen antes de su absorción, los polisacáridos son absorbidos
completos y aparecen en el torrente sanguíneo sin ningún cambio. Allí, ellos
actúan como inmuno-moduladores capaces de aumentar y retardar la respuesta
inmunológica, [8].
8.3.2 APLICACIONES Y/O POTENCIALES USOS DEL LÁTEX
Sin importar la región en la que se cultiven las hojas de A. vera, el látex rico en
antraquinonas puede ser utilizado en la preparación de purgantes y
medicamentos dermatológicos cicatrizantes, [2 y 21]. Este látex se condensa y
deseca para obtener una masa cerosa quebradiza, de color oscuro entre
marrón rojizo y negro, que apelmazado y en forma de terrones similares al barro
seco recibe el nombre de acíbar. Pulverizado es incorporado a preparados
farmacéuticos laxantes, [25].
Se propone realizar estudios de actividad
- 54 -
biológica a este látex enriquecido en aloína; ya que en investigaciones
precedentes, se ha comprobado el efecto de diferentes antraquinonas naturales
y compuestos similares sobre diversos virus, tales como: Herpes simplex tipos 1
y 2, varicela –zoster, pseudorrabia, influenza, HIV-1. Dichos productos son
aislados con solventes orgánicos como acetona, acetato de etilo, metanol y
glicerina caliente. Uno de estos componentes, la aloemodina, resultó activa
contra una gran variedad de virus. Sobre la base de toda la información
acopiada se plantea que las antraquinonas actúan directamente sobre los virus
envueltos (virus de la influenza), lo que trae como resultado la prevención de la
adsorción del virus y su consecuente replicación, [34].
- 55 -
9. CONCLUSIONES
•
Se logró implementar una metodología espectrofotométrica que permitió
cuantificar el contenido de antraquinonas en las diferentes partes de la
planta de Aloe vera mediante la obtención de derivados y una lectura a una
longitud de onda de 495 nm. Se obtuvieron desviaciones estándar menores
a 0.1 lo que indica que el método usado y los resultados obtenidos son
reproducibles y confiables.
• El rendimiento del mucílago de las plantas de Aloe vera cultivadas en el
corregimiento de Combia (Risaralda) es de 68.71% % y el contenido
promedio de antraquinonas expresado como porcentaje de aloína en la
corteza, mucílago y látex fue de 0.525%, 0.228% y 1.14% respectivamente.
Mientras el rendimiento del gel de las plantas cultivadas en el municipio de
Montenegro (Quindío) fue del 67,73 y la concentración promedio de
antraquinonas en la corteza, mucílago y látex de estas hojas fue de 0,581%,
0,091% y 1,58% respectivamente.
• Las antraquinonas presentes en las hojas cultivadas en Montenegro son más
abundantes en el látex (18.0% de antraquinonas en el látex por cada 1% de
antraquinonas en el gel). Mientras que en las hojas cultivadas en Combia
estas se encuentran repartidas entre el látex y el mucílago (5.08% de
antraquinonas en el látex por cada 1% de antraquinonas en el gel).
- 56 -
10. RECOMENDACIONES
•
Establecer el protocolo de la determinación de antraquinonas de Aloe vera
como venta de servicio a los cultivadores y comercializadores de la planta y
sus derivados.
• Realizar análisis de los extractos obtenidos con otro tipo de técnicas
cualitativas y cuantitativas más sensibles (cromatografía líquida de alta
eficiencia, espectrofotometría de masas, entre otras) que permitan comparar
la eficacia del método usado.
• Realizar estudios de actividad biológica al látex enriquecido.
- 57 -
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