Download APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA CALENDULA

APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA CALENDULA
(Calendula officinalis) MEDIANTE LA PRODUCCION DE UN GEL
DESINFLAMATORIO A PARTIR DE CELULOSA.
CINDY YESENIA AGUDELO LONDOÑO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
SANTIAGO DE CALI
2011
APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA CALENDULA (Calendula officinalis)
MEDIANTE LA PRODUCCION DE UN GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DE
CELULOSA.
CINDY YESENIA AGUDELO LONDOÑO
Trabajo de grado para optar al título
de Ingeniera Agroindustrial
Director
JORGE ANTONIO DURÁN VANEGAS
Químico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
SANTIAGO DE CALI
2011
A Dios por darme la sabiduría,
fortaleza y perseverancia.
A mi familia y profesores que me
apoyaron y estuvieron a mi lado
durante este tiempo.
Y a todas las demás personas que
hicieron posible la culminación de
este proyecto de investigación.
“No hay que confundir nunca el
conocimiento con la sabiduría.
El primero nos sirve para ganarnos
la vida; la sabiduría nos ayuda a
vivir”.
Sorcha Carey
i
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a:
 Al químico Jorge Antonio Durán Vanegas, por sus valiosas orientaciones y
participación en el proyecto.
 Al personal del laboratorio de investigaciones y química, de manera muy
especial a la química Lina María González, por su colaboración y tiempo en
cada una de las fases del proyecto de investigación.
 Al ingeniero agrónomo Gustavo Adolfo Arango, por su participación y
colaboración durante el desarrollo de las fases del proyecto.
 Al grupo de profesores de la facultad de ingenierías, especialmente a los del
programa de Ingeniería Agroindustrial de la Universidad de San Buenaventura
Cali, por su interés en el desarrollo de este trabajo.
ii
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1
2.
ANTECEDENTES ....................................................................................................... 2
3.
JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................... 3
4.
OBJETIVOS DEL PROYECTO ................................................................................... 4
4.1.
GENERAL. ...................................................................................................... 4
4.2.
ESPECÍFICOS. ............................................................................................... 4
5.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................... 5
6.
MARCO TEÓRICO / ESTADO DEL ARTE.................................................................. 6
6.1.
LA FITOTERAPIA............................................................................................ 6
6.2.
LA CALÉNDULA (CALENDULA OFFICINALIS) .............................................. 7
6.1.1.
Sinónimos .......................................................................................... 7
6.1.2.
Nombres vulgares .............................................................................. 7
6.3.
DESCRIPCIÓN MORFOLÓFICA DE LA CALENDULA .................................. 8
6.4.
DISTRIBUCIÓN DE LA CALENDULA ............................................................ 9
6.5.
AGROTECNIA DE LA CALÉNDULA ............................................................. 10
6.5.1
Multiplicación ................................................................................... 10
6.5.2.
Preparación del terreno.................................................................... 10
6.5.3.
Siembra ........................................................................................... 10
6.5.4.
Atenciones culturales ....................................................................... 11
6.6.
PRINCIPALES COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CALÉNDULA ............. 13
6.7.
USOS DE LA CALÉNDULA ........................................................................... 15
6.7.1.
Uso en medicina tradicional ............................................................. 15
6.7.2.
Uso en cosmetología ....................................................................... 16
6.7.3.
Posología y métodos de administración ........................................... 16
6.7.4.
Contraindicaciones .......................................................................... 17
6.7.5.
Precauciones ................................................................................... 17
iii
6.8.
MECANISMO DE ACCIÓN DESINFLAMATORIA DE LOS TRITERPENOS
CONTENIDOS EN LA CALENDULA ............................................................. 17
6.9.
LA CELULOSA .............................................................................................. 18
6.9.1.
La celulosa y su capacidad para formar geles ................................. 19
6.10. GELES .......................................................................................................... 20
6.10.1. Mecanismo de formación ................................................................. 22
6.10.2. Reología .......................................................................................... 23
6.11. CONSERVANTES ......................................................................................... 24
6.11.1. Conservantes en la industria cosmética ........................................... 25
6.11.2. Selección del conservante ............................................................... 25
6.11.3. Mecanismo de acción de los conservantes ...................................... 25
6.11.4. Los parabenos y sus sales............................................................... 26
6.12. LEY DE BEER’S LAMBERT .......................................................................... 27
6.12.1. Espectroscopía UV .......................................................................... 28
7.
8.
METODOLOGÍA DEL PROYECTO .......................................................................... 30
7.1.
FASE 1.OBTENCIÓN DEL BAGAZO FINO A PARTIR DE LAS HOJAS Y
FLORES DE LA CALÉNDULA ....................................................................... 30
7.2.
FASE2.EXTRACCIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y
FLORES DE LA CALÉNDULA. ...................................................................... 30
7.3.
FASE3.OBTENCION DEL GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DEL
EXTRACTO ACUOSO Y UTILIZANDO COMO BASE LA CELULOSA .......... 32
7.4.
FASE 4.ESPECTROSCOPÍA UV PARA LA IDENTIFICACIÓN Y
CUANTIFICACIÓN DE LOS TRITERPENOS CONTENIDOS EN EL
EXTRACTO ACUOSO DE LA CALÉNDULA ................................................. 33
7.4.1.
Identificación de triterpenos ............................................................. 33
7.4.2.
Cuantificación de triterpenos ............................................................ 34
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.................................................................................. 35
8.1.
FASE 1.OBTENCIÓN DEL BAGAZO FINO A PARTIR DE LAS HOJAS Y
FLORES DE LA CALÉNDULA ....................................................................... 35
8.2.
FASE2.EXTRACIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y LAS
FLORES DE LA CALÉNDULA ....................................................................... 35
8.3.
FASE3.OBTENCIÓN DEL GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DEL
EXTRACTO ACUOSO Y UTILIZANDO COMO BASE LA CELULOSA .......... 36
iv
8.3.1.
8.4.
9.
Cálculo de la Desviación Relativa promedio para la viscosidad del gel
obtenido ........................................................................................... 39
ESPECTROSCOPIA UV PARA LA IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN
DE LOS TRITERPENOS CONTENIDOS EN EL EXTRACTO ACUOSO DE LA
CALÉNDULA ................................................................................................. 40
8.4.1.
Cálculo de la concentración de triterpenos por medio de la aplicación
de la ley de Beer’s Lambert ............................................................. 41
8.4.2.
Cálculo de la Desviación Relativa promedio para el % de triterpenos
obtenidos ......................................................................................... 44
8.4.2.
Otros datos obtenidos ...................................................................... 44
ARTICULACIÓN DEL PROYECTO A LA ESTRUCTURA CURRICULAR
DE LOS PROGRAMAS ACADÉMICOS .................................................................... 47
10. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 48
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 49
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 50
ANEXOS ......................................................................................................................... 54
v
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1.
CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DE LA CALÉNDULA. .................................. 7
Tabla 2.
COMPUESTOS IDENTIFICADOS EN LAS PLANTAS DE CALÉNDULA.
PORCENTAJE EN BASE SECA. .................................................................. 13
Tabla 3.
INDICES DE REFRACCIÓN CON DIFERENTES MUESTRAS. .................... 35
Tabla 4.
PRUEBAS PARA ESCOGER LA CONSISTENCIA IDEAL DEL GEL ............ 38
Tabla 5.
RESULTADOS PARA LA PRUEBA DE VISCOSIDAD. ................................. 39
Tabla 6.
ABSORBANCIA LEIDA VS LONGITUD DE ONDA. ...................................... 40
Tabla 7.
PORCENTAJE DE HUMEDAD DE LA CALÉNDULA .................................... 43
Tabla 8.
PORCENTAJE DE TRITERPENOS OBTENIDOS ......................................... 43
Tabla 9.
LISTA DE PRECIOS EN EL MERCADO DE MATERIALES USADOS. ......... 46
Tabla 10. LISTA DE PRECIOS SEGÚN LAS CANTIDADES
vi
ADICIONADAS. ........... 46
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
Pág.
Foto 1.
MORFOLOGÍA DE LA CALÉNDULA. .............................................................. 8
Foto 2.
DISTRIBUCIÓN DE LA CALÉNDULA EN COLOMBIA .................................... 9
Foto 3.
SEMILLAS DE CALÉNDULA ......................................................................... 12
Foto 4.
VISTA MICROSCÓPICA DE UN GEL. .......................................................... 20
Foto 5.
PROCESO DE OBTENCIÓN DEL BAGAZO. ................................................ 30
Foto 6.
MUESTRAS PARA CALCULAR LA MEJOR CONCENTRACIÓN. ................ 31
Foto 7.
ESPECTROFOTÓMETRO GENESYS 10 UV. .............................................. 34
Foto 8.
PH OBSERVADOS EN EL PROCESO .......................................................... 37
vii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1:
ESTRUCTURA MOLECULAR DE UN TRITERPENO. .............................. 14
Figura 2.
INFLAMACIÓN CAUSADA POR ESGUINCE. .......................................... 16
Figura 3.
VÍAS DE INFLAMACIÓN DEL ÁCIDO ARAQUIDÓNICO. ......................... 17
Figura 4.
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LA CELULOSA. .................................. 19
Figura 5.
VALORES DE PH Y PROLIFERACIÓN DE ALGUNOS
MICROORGANISMOS ............................................................................. 24
Figura 6.
ROMBO DE SEGURIDAD NFPA METIL PARABENO .............................. 26
Figura 7.
DIAGRAMA DE ABSORCIÓN DE UN HAZ DE LUZ ATRAVESANDO UNA
CUBETA DE TAMAÑO L .......................................................................... 28
Figura 8.
EXTRACCIÓN DE LOS TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y
LAS FLORES DE LA CALÉNDULA ......................................................... 32
Figura 9.
DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA OBTENCIÓN DEL GEL ....................... 33
Figura 10.
VARIACIÓN DE LOS ÍNDICES DE REFRACCIÓN SEGÚN LA CANTIDAD
DE BAGAZO. ............................................................................................ 36
Figura 11.
PRUEBA DE RAYOS ULTRAVIOLETA. ................................................... 41
Figura 12.
ESTRUCTURA BÁSICA DE LOS TRITERPENOS. .................................. 42
viii
RESUMEN
La Caléndula (Calendula officinalis), se caracteriza por presentar en su
composición química, saponinas, triterpenos y flavonoides. Esta clase de
compuestos son los responsables de las propiedades medicinales
desinflamatorias y cicatrizantes; entre otras. Se conoce que estos principios
activos están concentrados en las hojas y en las flores, en especial, las de
coloración amarillas.
Para este trabajo, el procedimiento inicia con la maceración de las hojas y las
flores de la caléndula para la obtención de un bagazo fino; del cual se pesan 200gr
y se realiza la percolación con agua destilada a 60°C durante 10-15 minutos con
agitación constante. Esta mezcla se filtra al vacío para la obtención de 1L de
extracto.
Después de que el extracto alcanzó temperatura ambiente, se adicionaron el resto
de componentes para la formación del gel.
Para escoger la relación bagazo de caléndula Vs cantidad de agua, se hicieron
pruebas con 200g, 300g, 400g y 500g, en la misma cantidad de agua.
Posteriormente se tomaron los índices de refracción analizaron los resultados para
determinar las concentraciones de cada uno.
La concentración de los ingredientes activos (triterpenos), se logró identificar por
medio de espectroscopia ultravioleta (UV), alcanzando un valor de 7.03%
El pH fue un factor determinante para escoger el conservante, pues como el
extracto es de origen natural, tiende a ser atacado por microorganismos. Es por
esto que se realizaron las pruebas, utilizando un Peachímetro digital, con el cual
se tomó el pH a medida que se iban agregando los ingredientes.
Por último, para calcular el área de siembra y el costo de producción de cada tarro
con 114 gramos de gel, se realizó un análisis de datos obtenidos en Caldono,
Cauca, y adicional a esto, se tuvo en cuenta el valor en el mercado para cada
ingrediente.
ix
ABSTRACT
The Calendula (Calendula officinalis or Marigold), is known by its chemical
composition, triterpenes, saponins and flavonoids. These compounds are
responsible for their anti-inflammatory and healing medicinal properties, among
others. It is also known that these active ingredients are concentrated in the leaves
and flowers, especially the flowers with yellow colouring, in comparison to the white
flowers.
For this work, the procedure starts with the grinding of 200 grams of leaves and
flowers and made with distilled water percolation at 60 ° C for 10-15 minutes with
constant stirring, to obtain a bagasse. This mixture was vacuum filtered to obtain 1
L of extract.
After the extract reached room temperature, starts the addition of other
components to make a gel.
To choose the best ratio between marigold bagasse vs amount of water, there
were tests made with 200g, 300g, 400g and 500g, with the same measurement of
water. Then, the refractive index was taken and the results were analyzed to
determine concentrations of each one.
It was possible to identify the concentration of active ingredients through a
Ultraviolet Spectroscopy (UV), achieving a concentration of 7.03%.
The pH was an important factor for choosing the preservative, because for being a
natural extract, it tends to be attacked by microorganisms. This factor was tested
using a digital ph meter with which it was taken while the rest of ingredients were
being added.
Finally, to calculate the area of planting and production cost of each jar with 114
grams of gel, data from Caldono, Cauca, were analyzed and in addition to this, we
took from the market the price of each ingredient that were used to make the gel.
x
1. INTRODUCCIÓN
La caléndula es conocida ampliamente por sus propiedades terapéuticas,
desinflamatorias y cicatrizantes usada desde nuestros antepasados para
afecciones en la piel provocadas por agentes externos, ya que siendo este el
órgano más extenso del cuerpo está más expuesto a este tipo de lesiones.
La caléndula (Calendula officinalis) es un cultivo de gran importancia
agroindustrial para el Valle del Cauca y Colombia, ya que incide en la economía
de las regiones donde se cultiva y se vende muy bien para la producción artesanal
de cremas, geles refrescantes, jabones e infusiones, e igualmente para tratar
problemas de enrojecimiento de la piel, gastrointestinales, cólicos producidos por
el periodo menstrual en la mujer, espasmos abdominales y en muchos casos se
usa como cicatrizante.
Sin embargo, en la región del Suroccidente colombiano, las formulaciones
medicinales con caléndula son artesanales y requieren por tanto una
estandarización que garantice un producto igual siempre.
1
2. ANTECEDENTES
En la actualidad se han realizado recopilaciones de casos comprobados de
actividad biológica de extractos y sustancias de origen vegetal.
En los estudios farmacológicos realizados con extractos o fracciones a partir de
las flores de C. officinalis se han detectado las mismas propiedades que se
informan en la medicina tradicional; así tenemos que Dumenil (10) plantea que los
extractos etanólicos al 80 % mostraron actividad antibacteriana especialmente
contra Staphylococcus aureus y S. fecalis. Por otra parte, Schipochliev (28) y
Fleischner (11) realizaron estudios en que se demostró la propiedad
antiinflamatoria de extractos de Calendula. Michel (19) y Fleischner (11)
demostraron el poder cicatrizante de los extractos de esta planta en animales de
experimentación y en humanos. Ubeeva (29)plantea el uso de extracto de
polifenoles totales, el cual mostró un marcado efecto colagogo en ratas al ser
administrado en dosis de 0,05 g/kg/d y también resultó beneficioso en el
tratamiento de hepatitis inducida por tetracloruro de carbono.
Además de estas actividades farmacológicas ya refrendadas por el uso popular,
los estudios farmacológicos experimentales han descubierto nuevas propiedades
para la Calendula; por ejemplo, Wojeicki (32) demostró que la aplicación diaria
durante 12 semanas de los saponósidos de las flores de C. offici-nalis a ratas con
hiperlipemia experimental en dosis de 10-50 mg/kg, normalizaron el colesterol, los
ácidos grasos libres, los fosfolípidos, las lipoproteínas, los lípidos totales y los
triglicéridos presentes en la sangre. También Samochowiec (27) comprobó que los
saponósidos aislados de la C.officinalis decrecen el contenido del colesterol, los
triglicéridos y los lípidos totales en ratas alimentadas con una dieta aterogénica.
Wagner (31) aisló polisacáridos de alto peso molecular a partir de los extractos
acuosos y acuosos alcalinos, los cuales mostraron actividad inmunoestimulante.
Rocaud (26) demostró la actividad antitumoral y citotóxica de extractos de
Calendula ricos en saponinas triterpenoides. Parkhurst (23) demostró que las
saponinas de la C.officinalis fueron efectivas como espermaticida, antiblastocito y
agente abortivo.
La diversidad de acciones farmacológicas que presenta la Caléndula no están
agotadas de acuerdo con muchas de estas investigaciones recientes, y se sigue
innovando fundamentalmente en los soportes de los extractos obtenidos.
2
3. JUSTIFICACIÓN
Uno de los retos actuales de la Agroindustria, es el de generar productos con
características que se adecuen a las necesidades de los consumidores. La
fitoterapia o la utilización de extractos naturales en beneficio de la salud, es una
práctica que está tomando fuerza, ya que se está rompiendo con los estereotipos
de la sociedad y se está apreciando lo que nos rodea reconociendo su
importancia, basada en la experiencia de nuestros antepasados.
Gracias a estas prácticas, se está dejando a un lado el consumo excesivo de
químicos farmacéuticos, dando así lugar a la creación de microempresas basadas
en estos procesos y productos naturales, que si bien no reemplazan la medicina
contemporánea, son un complemento importante para esta.
Con esta investigación se busca elaborar un gel desinflamatorio a partir de
Caléndula, mejorando la obtención de sus componentes, mediante un estudio que
permita optimizar la extracción y la homogenización del proceso. Además de
ofrecer nuevas alternativas como la capacidad de una rápida absorción, que no
sea grasoso al aplicarse y finalmente, como su elaboración es a base de celulosa,
compuesto abundante en la naturaleza, permite gelatinizar en ausencia de calor,
permitiendo de esta forma una producción a más bajo costo y amigable con el
medio ambiente.
Para la creación de empresas en el sector rural, es de gran importancia el
conocimiento de un factor de conversión que les proporcione fácilmente la
información sobre la cantidad de área que deben sembrar para la producción de
un determinado número de tarros de gel; este es uno de los aportes significativos
del presente proyecto.
Los indígenas residentes en el municipio de Caldono, Cauca, desde hace algunos
años (4 aprox.) de manera artesanal hacen la elaboración de pomada de
caléndula teniendo como vehículo portador la vaselina. Cuando se habla de
manera artesanal, se hace referencia a la forma como la elaboran, ya que no
cuentan con equipos precisos para su fabricación, dando como resultado una
pomada desigual en cada realización. Es por eso, que este trabajo se propone
mejorar la extracción y estandarizar un proceso que permita un gel con las mismas
características, cada vez que se obtenga independiente de la persona o el grupo
de personas que lo elaboren.
3
4. OBJETIVOS DEL PROYECTO
4.1
GENERAL
Estandarizar una fórmula para la producción de un gel desinflamatorio con el
extracto acuoso de la caléndula (Calendula officinales L).
4.2
ESPECÍFICOS
- Extraer los principios activos (triterpenos) de la Caléndula (Calendula officinales
L)
- Formular con el extracto, un gel con propiedades desinflamatorias.
- Calcular los factores de conversión para conocer la cantidad de planta
medicinal y por consiguiente el área de siembra requerida para la elaboración
de una cantidad determinada de tarros con gel.
4
5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Cómo estandarizar una fórmula para la elaboración de un gel desinflamatorio a
partir del extracto acuoso de la caléndula y su relación con el área de siembra de
la planta requerida?
5
6. MARCO TEÓRICO / ESTADO DEL ARTE
6.1 LA FITOTERAPIA
La fitoterapia viene del griego fyton, 'planta', 'vegetal' y therapeia, 'terapia'.
Conocida también como herbolaria es la ciencia del uso extractivo de plantas
medicinales o sus derivados con fines terapéuticos, para prevención o tratamiento
de patologías. Los registros más fiables datan el concepto de fitoterapia desde el
año 3000 a.C., sin embargo, es gracias al médico francés Henri Leclerc (1874 –
1955 d. C.) que usa por vez primera el término en su obra “Précis de
Phytothérapie”. Una traducción etimológica da a entender que se trata de una
“terapéutica con plantas”, no obstante esta escueta traducción hace favor al objeto
de esta ciencia, pues matizando el concepto se entiende por fitoterapia como
“ciencia, y como tal, realiza un estudio cuyo objeto es todo material de origen
vegetal con utilidad o finalidad terapéutica; siendo propio de la terapéutica la
prevención, atenuación o curación de un estado patológico”. La materia prima
vegetal de la que hace uso, sometida a los procedimientos galénicos adecuados
permite obtener lo que se conoce como fitofármaco.
El conocimiento de las propiedades terapéuticas de las plantas es un verdadero
desafío para la ciencia moderna: día a día se suman importantes investigaciones
clínicas y se descubren o confirman numerosos efectos benéficos, muchos de
ellos ya conocidos por culturas milenarias. Las plantas, en todo el mundo, no sólo
han sido nuestra principal fuente de alimentación y medicinas, sino la fuente de
muchas de las aspiraciones.
La fitoterapia pertenece al ámbito de la medicina y se relaciona estrechamente con
la botánica y el estudio del metabolismo secundario vegetal, no formando de las
Ciencias Farmacéuticas; es ejercida por médicos y por fitoterapeutas. El
farmacéutico no se dedica al tratamiento de patologías sino al estudio de
medicamentos. La farmacéutica tiene su aproximación a la fitoterapia en la
farmacognosia, que da cuenta de los constituyentes químicos de las plantas o de
sus órganos o partes y de las propiedades farmacológicas de estos. La Fitoterapia
moderna, se basa en el conocimiento de la Farmacología, y considera los
aspectos farmacodinámicos de los medicamentos basados en plantas
medicinales, aunque tiene su punto de origen en el conocimiento ancestral y la
experiencia de prueba y error heredada de las pasadas generaciones.
El uso de plantas como recurso terapéutico natural se remonta a tiempos muy
remotos. Hoy en día la ciencia confirma la presencia en ellas de compuestos
6
químicos con acciones farmacológicas, denominados principios bioactivos, que
constituyen muchas veces los ingredientes primarios utilizados por laboratorios
farmacéuticos como punto de partida en el desarrollo de formas comerciales que
serán patentadas para su uso terapéutico. Pero también se pueden usar los
recursos vegetales con propiedades medicinales para la preparación de extractos
estandarizados de plantas o de sus órganos o partes y son denominados
fitofármacos. Los fitofármacos alcanzan un papel relevante en la terapéutica
moderna y pueden ser utilizados con fines preventivos o de tratamiento de las más
diversas patologías y basado en lo que se conoce como la medicina basada en la
evidencia. (33)
6.2
LA CALÉNDULA
Aparentemente su nombre proviene del latín calends, por la fluoración que
presenta al inicio de cada mes. Según los autores alemanes, la primera referencia
que no deja lugar a dudas sobre la identidad de la planta parece ser de Santa
Hildegarda. (8)
Tabla 1
Clasificación taxonómica de la caléndula
Reino
Filo
Clase
Orden
Familia
Subfamilia
Genero
Especie
Plantae
Magnoliophyta
Magnoliopsida
Asterales
Asteraceae
Asteroideae
Caléndula
Calendula officinalis L.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Calendula. 2011
6.2.1 Sinónimos
-
Caltha officinalis
Souci officinal
Calendula santamariae
Calendula eriocarpa
6.2.2 Nombres Vulgares
- Flamenquilla
- Flor de muerto
7
-
Maravilla
Copetuda
Virreina
Botón de oro
Corona del rey
6.3
DESCRIPCIÓN MORFOLÓGICA DE LA CALENDULA
(Calendula officinalis)
La Caléndula, también comúnmente llamada Maravilla, Boton de oro, entre otros,
es una planta que crece espontáneamente en el campo y en diferentes lugares del
planeta. Proveniente de la zona mediterránea pero que se extendió muy rápido por
el mundo. Pertenece a la familia de las Asteraceae, compuestas. Es una planta
herbácea, anual, con flores amarillas. Su floración dura casi todo el año,
cerrándose de noche y abriéndose al amanecer. Tiene una altura promedio que
oscila entre los 30-50 cm, su tallo es semi-erecto, angular y ramificado y sus hojas
son alternas, lanceoladas y sésiles; sus capítulos o inflorescencias van desde los
3cm hasta los 5 cm de ancho, amarillos o anaranjados, con una corona de 15-20
lígulas. Sus frutos son encorvados, provistos casi todos de alas membranosas o
púas dorsales. Desprende un olor generalmente desagradable y tiene un gusto
amargo. (8)
Foto 1
Morfología de la caléndula (Caléndula officinalis)
Fuente: El Autor, año 2011
8
6.4
DISTRIBUCIÓN DE LA CALÉNDULA
- TOLIMA: La plaza de la catorce, cerca al Jardìn Botánico San Jorge de Ibagué.
Altitud de 1200 msnm.
- CUNDINAMARCA: Municipio de Facatativá. Finca Los Nogales. Altitud de
2514msnm.
- CUNDINAMARCA: Localidad Villapinzón. Altitud 2600 msnm.
- VALLE DEL CAUCA: Municipio de Santiago de Cali. Via a felidia. Altitud aprox.
1100 msnm
- VALLE DEL CAUCA: Municipio de Santiago de Cali. Vereda la Elvira. Altitud
de 2000 msnm.
- VALLE DEL CAUCA: Municipio de Santiago de Cali. Localidad: Vereda El
Porvenir, Finca La Esperanza. Altitud de 1500 msnm.
- BOYACÁ: Municipio de Paipa. Vereda Caños. Altitud de 2517 msnm.
- TOLIMA: Coyaima. Localidad: Jardin Botanico del resguardo de Castilla
Angostura.
- NORTE DE SANTANDER: Chinácota. A una altitud de 135 msnm.
- ANTIOQUIA: Medellín. En El Corregimiento Santa Elena. Vereda El Cartucho.
Altitud de 2440 msnm.
- ANTIOQUIA: Marinilla. En la Vereda El Rosario. Altitud de 1900 msnm.
- ANTIOQUIA: Municipio de Rionegro. En la Vereda El Carmín. Con una altitud
de 2100 msnm.
- CAUCA. Municipio de Caldono. Corporacion Pro tunía. Alt. 1.120 msnm.
- CAUCA. Municipio De Piendamó. Altitud de 1685 msnm. (35)
Foto 2
Distribución de la caléndula en Colombia
Fuente: El Autor, año 2011. Fotografía del mapa en blanco obtenida de google maps.
9
6.5
AGROTÉCNIA DE LA CALENDULA
6.5.1 Multiplicación
Su multiplicación es por semillas, las que se diferencian en 2 clases: las exteriores
arqueadas, con espinitas en el dorso y frecuentemente aladas en los bordes y las
interiores más pequeñas, casi cerradas en círculo. El peso promedio de 1 000
semillas oscila entre 10 a 15 g. El poder germinativo de las semillas es de
aproximadamente 85 % en semilleros realizados en naves techadas de 5 a 10 d,
conservándose hasta por 1 año, cuando las semillas se almacenan en frascos de
cristal a temperatura ambiente. Semillas almacenadas por períodos de 2 años
pierden totalmente su poder germinativo.
6.5.2 Preparación del terreno
Se efectuará con suficiente antelación a la siembra, con el objetivo de asegurar
que el suelo quede lo suficientemente mullido para que las semillas puedan
germinar y posteriormente garantizar el normal crecimiento de las plantas. Labor
de aradura. la primera labor de aradura o rotación tiene como objetivo romper el
suelo e invertir el prisma de tierra, de manera que las capas inferiores se pongan
en contacto con los agentes meteorizantes. Se debe hacer lo más uniforme,
evitando que queden porciones de terreno crudas. Pase de grada. Se hace a los
15 ó 20 d después de la roturación, su finalidad es picar la vegetación grosera
para facilitar las labores posteriores y la descomposición de esta vegetación;
además de emparejar el suelo y desmenuzarlo y de eliminar los nuevos rebrotes.
Siempre que el suelo o el cultivo lo requieran se realizará una labor de
alisamiento, con lo que se crea un relieve uniforme, facilitando no solo la
dispersión del agua de riego, sino también la distribución de las semillas y la
recolección de la cosecha si es mecanizada. Surcado. Inmediatamente después
del último pase de grada se surca no muy profundo, teniendo cuidado de que
queden lo más recto posible. (38)
6.5.3 Siembra
Siembra directa
La siembra se debe hacer manualmente, a chorrillo, cubriendo las semillas en los
surcos con una capa ligera de tierra (2 a 3 cm), cuando se trata de pequeñas
áreas, pero en las grandes extensiones se hará mecánicamente. Para sembrar 1
ha de forma manual se precisan aproximadamente 40 h, tiempo que se reduciría
hasta en la tercera parte si se utilizan máquinas sembradoras ordinarias
convenientemente adaptadas. De una u otra forma se necesitan alrededor de 20
kg de semillas para sembrar 1 ha.
1. Siembra mediante semillero y posterior trasplante
Se surca el área de semilleros a 10 cm de separación unas filas de otras y a
unos 20 mm de profundidad, las semillas se cubren con 2 ó 3 cm de tierra;
se necesitan unos 12 kg de semillas para obtener las posturas suficientes
10
para plantar 1 ha. Cuando las posturas alcanzan aproximadamente 10 cm
(35 a 45 d después de la siembra) se llevarán al campo.
2. Espaciamiento
En siembra directa la separación entre surcos será de 45 cm y no precisa
aclareo. En caso de trasplante se utilizará la misma distancia entre surcos,
pero entre plantas de una misma hilera la distancia más adecuada es la de
35 cm, por lo que la densidad de plantación es de 63 200 plantas/ha.(38).
6.5.4 Atenciones culturales
1. Limpieza y cultivación
Durante el desarrollo del cultivo se necesitan hacer 2 gua-taqueas y 2
cultivaciones; la primera de 20-25 d después de la germinación de las
semillas, requieren 2 alrededor de 64 h para la limpieza de 1 ha. La otra
guataquea se efectuará 1 mes después. Con posterioridad, durante el
período de floración, se cultivará mensualmente para disminuir la
compactación del suelo y facilitar su aireación.
2. Fertilización
Varios investigadores concuerdan en el uso de abonos orgánicos en este
cultivo; cuando se realice en terrenos pobres en materia orgánica o la
combinación de éstos con dosis bajas de fertilizante mineral.4,6,12 En estas
condiciones no se realizaron estudios sobre esta temática, por lo que no se
han hecho recomendaciones al respecto; los resultados mostrados
provienen de parcelas donde no se aplicaron abonos orgánicos o mineral.
3. Riegos
En cuanto a los riegos, en los semilleros se aplicarán diariamente, con
regadera fina, hasta la nascencia total, luego cuando las plantas tengan
unos 5 cm se espaciarán a días alternos. En siembra directa los riegos
iniciales serán diarios, ligeros hasta la completa germinación, con
posterioridad a medida que se aumenta el sistema radical de la planta y su
parte aérea, se reducen a 3 ó 2 semanales de mayor intensidad y
finalmente se aplicará un riego después de cada recolección de las flores.
4. Enfermedades
En los primeros estadios del cultivo, la planta es atacada por 2 coleópteros
de la familia crisomélidos: Systena basalis Duval y Diabrotica balteata Le
Conte, y durante la fase de floración, fundamentalmente al final de este
período, por el pulgón rojo (Aphis sp.) que puede llegar a perjudicar la
cosecha en caso de ataques intensos. También es afectada por los hongos
Cercospora calendulae Sacc. que produce manchas circulares en las hojas
pudiendo ocasionarle defoliación total e igualmente se ha observado
Puccinia flaveriae y Ascochyta sp. (38)
11
5. Recolección
 Capítulos florales
Cuando un 10 % de la plantación presenta estado de floración, se inicia la
recolección, esto ocurre alrededor de los 70 d de la siembra o entre 40 y 50
d después del trasplante. Para un mejor aprovechamiento, se recogen las
cabezuelas con corto pedúnculo (2 a 3 cm), en forma escalonada, es decir,
a medida que las flores abren por completo, cada 5 a 7 d, en tiempo
soleado y después de eliminado el rocío. Durante la etapa productiva se
efectúan de 10 a 12 re-colecciones, siendo más frecuente al principio,
mientras que al final del período las flores son de menor diámetro. En el
momento de máxima producción, novena cosecha, se necesitan unos 7
obreros para la cosecha de 1 ha en una jornada.
 Semillas
Para la cosecha de semillas, la colecta se inicia a los 90 d de la siembra o a
los 100 d del trasplante, también se recolectan con frecuencias de 5 a 7 d,
se recogen solo aquellas donde las flores liguladas han decaído. Se pueden
hacer 6 o más cosechas, con lo que se obtienen alrededor de 400 kg de
semillas por hectárea.
Para mayor explotación de las plantaciones de caléndula, se pueden
aprovechar los campos dedicados a la producción de capítulos florales y
después de 10 a 11 recolecciones se pudieran colectar aún por 5 veces
sucesivas, las semillas; con esto se lograría aproximadamente 160 kg de
semillas por hectárea.
El tiempo que demora la cosecha de 1,3 kg de semillas es de 7 h, por tanto
para una producción media de 32 kg de semillas en una ha se necesitarían
más de 20 obreros/jornada. (38)
Foto 3
Semillas de caléndula
Fuente: http://cahuinadencul.net/semillas-de-calendula-p-363.html
12
6.6
PRINCIPALES COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CALÉNDULA
Tabla 2
Compuestos identificados en plantas de caléndula
Porcentajes en base seca
Fuente: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S102847962001000100006&lng=en&nrm=iso&ignore=.html
Los innumerables estudios constatan que las flores y hojas de la Caléndula
presentan un amplio espectro de tipos de compuestos químicos, lo cual está en
concordancia con la diversidad de acciones farmacológicas que presenta la planta.
Entre los compuestos más investigados dado su interés farmacológico están los
carotenoides y los flavonoides. Se encuentran entonces contenidos de 0,017 y
0,078 % de carotenoides totales en las flores liguladas y en los receptáculos
respectivamente, y de los compuestos específicamente identificados se
encuentran a , b , y g -caroteno, violaxantina, rubixantina, citroxantina, flavocromo,
flavoxantina, galenina, luteína, licopeno, valentiaxantina, auroxantina,
microxantina, 5,6 epoxicaroteno, b-zeacaroteno, mutatoxantina y lutein epóxido.
En relación con los flavonoides se plantea generalmente un contenido de 0,33% y
0,8% de flavonoides totales en las flores liguadas y receptáculos respectivamente,
y en los compuestos identificados se encuentran isorhamnetina 3-0 glicósido,
isorhamnetina, rutinósido, isorhamnetina neohesperidósido, quercetina glucósido,
calendoflosido, calendoflavosido, calendoflavobiosido, narcisina, isoquercetina,
quercetina, rutosido y kaemferol. (37)
13
Otros compuestos de altísima importancia son los triterpenos, compuestos que
han sido identificados por diversos investigadores. Dentro de estos se encuentra
principalmente calendulosido. Otros como 3,16,21 trihidroxiursaeno, el ursadiol,
los heliantriol A0 B1, B2 y C, el loliolido, el 3,16,28 trihidroxi olean- 12-eno, el
3,16,22 trihidroxi tarax-20-eno, el 3,16,30 trihidroxi tarax-20-eno, también
participan en la composición.
También se destaca en las flores de Calendula un aceite esencial, del cual se
plantea un rendimiento de 0,2 %. En relación con su composición se determinó la
presencia de pedunculatina, a y b ionona, oxido-transcariofileno, carvona,
cariofileno,
2
cardinoles,
geranil
acetona,
b-ionona-5,6-epóxido,
dihidroactinidiolido, oplopanona, g-mouroleno, a -cardineno, guaiol y torryol.
Por las saponinas, quedaron reportadas con una identificación significante como
aglicón el ácido oleanólico, y que este tiene unido una cadena de azúcar que
contiene hexosa y ácido urónico.
Finalmente, se encontraron taninos tipo catecol y pirogallol con un porcentaje alto
según Ocio-szynska (22). Estos se encuentran con un 10,4 % en las flores
liguladas. Además de otros compuestos como las coumarinas, los esteroles, los
azúcares y las parafinas. Por su parte Chushenhko detectó la presencia de
polisacáridos solubles en agua, sustancias pectídicas y hemicelulosas en 14,75;
9,67 y 5,92 % en base seca.
Figura 1
Estructura molecular de un triterpeno
Fuente: http://patentados.com/img/2010/03-descripcion/preparaciones-cosmeticas-o-dermatologicas-conteniendoester-metilico.2.png
14
6.7 USOS DE LA CALÉNDULA
En nuestro país la C. officinalis crece adecuadamente en condiciones de cultivo y
sus flores cumplen con los requisitos establecidos por las farmacopeas
internacionales para su uso como planta medicinal.
La Agencia Europea del Medicamento (EMA) aprueba el uso tradicional de los
preparados tópicos de caléndula para el tratamiento sintomático de las
inflamaciones leves de la piel, y para la cicatrización de heridas menores.
Según ESCOP, las flores y hojas de caléndula están indicadas en el tratamiento
tópico de inflamaciones de la piel y de las mucosas. Es un coadyuvante en la
cicatrización de heridas y tratamiento de contusiones y quemaduras.
La Comisión E recoge las siguientes indicaciones:
Uso tópico externo: para alteraciones inflamatorias de las mucosas, especialmente
bucofaríngeas.
Uso externo: heridas, incluso aquellas de difícil cicatrización. (45)
6.7.1 Uso en medicina tradicional.
Se emplea fundamentalmente como antiespasmódico, colinérgico, y sudorífico.
También posee propiedades antiinflamatorias, hipotensoras, antisépticas y
cicatrizantes.
Según artículo científico publicado por M. Hamburger, S. Adler , D. Baumann , A.
Forg , B. Weinreichb titulado Preparative purification of the major anti-inflammatory
triterpenoid esters from Marigold (Calendula officinalis), la flor de Calendula
officinalis presenta la propiedad antiinflamatoria administrada en extracto puro y a
grandes cantidades debido al alto contenido de poliminos y carotenoides
(carotenos, licopeno, violaxantina).
Uso interno Regulador de la menstruación: (Disminuye las menstruaciones
demasiado abundantes y favorece aquellas que son pobres) infusión de la planta
seca. Uso externo Antihemorrágica: Aplicadas sus hojas frescas sobre las heridas,
detienen el flujo de la sangre. (17)
15
Figura 2
Inflamación causada por esguince.
Fuente: Catálogo de la Clínica Adam. Bogotá.
6.7.2 Uso en cosmetología.
A partir de 1977 ha ocurrido un renacimiento del uso de extractos vegetales en
cosmetología (cremas, emulsiones, champús, preparaciones de baño, pastas
dentales, etcétera). Se resume entonces la importancia de los extractos de plantas
para las industrias de cosméticos y farmacéutica, así como de su estandarización
y control. También se conoce una lista de 29 plantas utilizadas en cosmetología,
entre las cuales se destacan: manzanilla, aloe, abedul, Caléndula, castaño,
tomillo, salvia y romero. Sin embargo, la información sobre la obtención de
extractos de plantas para el uso en cosmetología es mucho menor y la asequible
es aún más reducida. En relación con esto se plantea literariamente la obtención
de extractos de Caléndula con éter de petróleo, alcohol y propilenglicol, dando
ciertas condiciones de preparación y afirmando que los principios activos son los
triterpenos, carotenoides, flavonoides y saponinas; además se ha demostrado que
estos extractos no tienen propiedades carcinogénicas, ni toxicidad crónica en un
período de 18 meses. Y por otra parte, se plantea el uso de las flores de
Caléndula en el tratamiento del acné no grave y se resaltan las propiedades
antisépticas de su aceite esencial. (17)
6.7.3 Posología y métodos de administración.
La caléndula se usa pulverizada, infusiones/decocciones, extracto fluido, tinturas.
- Las dosis diarias recomendadas por vía interna son:
- Droga pulverizada: 1-2 g/24 horas.
- Infusión: 1-4 g/150 ml/8 horas.
- Las dosis diarias recomendadas por vía externa son:
16
-
Infusión: 1-2 g/150 ml varias veces al día.
Fluido extracto, 1:1 (g/ml): 1-2 ml varias veces al día.
Tintura, 1:5 (g/ml): 5-10 ml varias veces al día.
6.7.4 Contraindicaciones
- Hipersensibilidad a la caléndula o a especies de esta misma familia.
- Embarazo. La caléndula no debe usarse durante el embarazo.
- Lactancia. La caléndula no debe usarse durante la lactancia.
6.7.5 Precauciones.
La caléndula se considera una planta extremadamente segura y cuando se ingiere
en las dosis recomendadas no provoca ningún tipo de efecto secundario.
En cuanto a su uso externo no se deben colocar aceite de caléndula (ni de ningún
otro tipo) sobre heridas supurantes. En estos casos se puede aplicar té de
caléndula. (47)
6.8
MECANISMO DE ACCIÓN DESINFLAMATORIA DE LOS TRITERPENOS,
CONTENIDOS EN LA CALENDULA
Figura 3
Vías de inflamación del acido araquidónico
Fuente: Nature Reviews Immunology 8, 349-361 (May 2008)
17
El ácido araquidónico es un derivado de un ácido graso esencial el acido linoléico,
precursor de diversas moléculas que permite la formación de diferentes lípidos con
distintas actividades biológicas, el cual es liberado a partir de cualquier célula
activada (plaquetas), estresada o a punto de morir (inflamación), una vez liberado,
el acido araquidonico puede metabolizarse por dos vías, Estas son: la de la
cicloxigenasa cuyo resultado son las prostaglandinas y tromboxanos, y la de la
lipoxigenasa (5-lipoxigenasa para ser exactos) que son Lipoxina y Leucotrienos.
Este con la ayuda de la lipoxigenasa (enzima convertidora) se convierte en
lipoxina y leucotrienos (Figura 3). Estas dos son conocidas como sustancias
proinflamatorias y que a su vez, actúan directamente en los leucocitos (globulos
blancos). Es aquí pues, donde se da inicio a la cascada de la inflamación.
La manera en la que actúan los triterpenos es que dentro de sus funciones está la
inhibición de la lipoxigenasa, es decir, la enzima que nos convierte ese ácido
araquidónico en sustancias proinflamatorias las cuales producirán permeabilidad
vascular, provocando edema, seguida de inflamación cuando llegan a los glóbulos
blancos y otras celular del sistema inmune cuya finalidad es la inflamación y
reparación de la lesión (54).
6.9
LA CELULOSA
Los carbohidratos constituyen las tres cuartas partes del mundo biológico y
alrededor del 80% del aporte calórico de la humanidad.
Los carbohidratos se clasifican según la cantidad de unidades de glucosa y su
tipo (α o ß) y (L oD). Particulamente para el nombre influye es la cantidad de
unidades de glucosa. Cuando es 1 se denominan monosacáridos, cuando es 2
comunmente se llaman disacáridos y para 3 trisacáridos. A partir de 4 se
denominan polisacáridos y estos pueden ser de miles.
El más abundante en la tierra es La celulosa. Es un carbohidrato que se
encuentra presente en todas las plantas como principal componente estructural de
sus paredes celulares.
Esta, se encuentra dentro del grupo de los polisacáridos pero a su vez es
homopolisacárido, ya que está formado solamente por un tipo de monosacárido
(monómero), específicamente 10.000 unidades de ß-D-glucosa.
18
Figura 4
Estructura molecular de la celulosa.
Fuente: Química. Raymond Chang. Mc Graw Hill. Séptima edición. Pag 648.
La extrema linealidad de la celulosa facilita el que las moléculas se asocien
fuertemente de forma paralela, como ocurre extensivamente en la celulosa vegetal
nativa, especialmente en las zonas leñosas de las plantas. Sus moléculas poseen
regiones amorfas y cristalinas, y son las amorfas las que son más fácilmente
atacadas por solvente y reactivos químicos. Esta reactividad diferencial es
utilizada en la preparación de la celulosa microcristalina, en la que las regiones
amorfas son hidrolizadas por un ácido, quedando solamente las pequeñas
regiones cristalinas resistentes a los ácidos. El producto resultante, conocido
comercialmente como avicel, es utilizado como agente no metabolizable,
lubrificante y reológicamente activo en alimentos dietéticos bajos en calorías.
Modificaciones químicas más drásticas de la celulosa son utilizadas en la
preparación de algunos derivados, como en el caso del almidón. El derivado de la
celulosa más ampliamente utilizado es la sal sódica de la CMC
(Caroboximetilcelulosa). Es usada para el incremento de la viscosidad en
presencia de calor.
6.9.1 La celulosa y su capacidad para formar geles.
Como lo mencionamos anteriormente, la celulosa tiene 10.000 unidades de ß-Dglucosa, al contrario del almidón que tiene 250.
La celulosa forma puentes de hidrógeno con el agua, pero cuando se le adiciona
una sustancia que le compite por el agua, por ejemplo la trietanol amina, las
moléculas lineales forman puentes entre sí dando lugar a una compactación que
finalmente produce el gel.
Una ventaja fundamental y a destacar es que no se requiere suministro de calor
para la gelificación de la celulosa.
19
Si hacemos una comparación con otro tipo de geles, siempre hay un requerimiento
energético debido al calor que se debe proporcionar para que este sea formado,
como es el caso del almidón y la CMC (carboximetil-celulosa).
La firmeza del gel se incrementa dosificando una mayor cantidad del polisacárido;
ahora, sino se modifica el peso de celulosa, se logra con la adición de sales que
contengan calcio, ya que este elemento por su propiedad química de formar
enlaces cruzados contribuye a dicho fortalecimiento.
6.10
GELES
Se denominan geles a coloides transparentes; sistema de dos componentes, rico
en líquido, de naturaleza semisólida y consistencia semirrígida que generalmente
no tienen aceites grasos, destinados a aplicarse sobre las membranas mucosas, y
se utiliza para ejercer acción tópica (de superficie). La característica común de
ellos es la presencia de un tipo de estructura continua que les proporciona las
propiedades de los semisólidos. El término gel es amplio e incluye semisólidos de
diversas características. La FDA los define como semisólidos, que pueden ser
suspensiones de pequeñas partículas inorgánicas, o grandes moléculas orgánicas
interpenetradas por un líquido.
Ciertos geles presentan la capacidad de pasar de un estado coloidal a otro, es
decir, permanecen fluidos cuando son agitados y se solidifican cuando
permanecen inmóviles. Esta característica se denomina tixotropía. El proceso por
el cual se forma un gel se denomina gelación.
Foto 4
Vista microscópica de un gel
Fuente: El autor, año 2011.
20
Si bien desde el punto de vista del volumen de producción las preparaciones
dermatológicas ocupan el 4% en las estadísticas, constituyen, sin embargo, un
grupo de significativa importancia dentro de la tecnología farmacéutica. Esto se
debe a que su formulación requiere de consideraciones muy especiales, no
solamente en lo referente a la naturaleza de los principios activos, las bases o
vehículos y los diferentes aditivos, sino también por la complejidad del órgano
sobre el cual van a ser aplicados, es decir, sobre la piel.
El que un principio activo se adsorba, penetre o permee la piel depende de las
propiedades físicas y químicas del mismo, tales como su solubilidad en el agua, su
coeficiente de partición lípido-agua, su constante de disociación, su estructura
química y su peso molecular. Además, depende de las propiedades del principio
activo una vez que éste se encuentre incorporado en una forma farmacéutica, por
ejemplo el pH, la naturaleza del vehículo, etc., así como del tipo de barrera que va
a atravesar, la cual puede presentar variaciones morfológicas y funcionales y otras
tales como presencia de cargas eléctricas.
En el lugar de absorción el principio activo debe atravesar una barra lipídica, la
cual puede ser una barrera compleja como la piel o el epitelio intestinal.
En el diseño de un gel es indispensable seleccionar la formulación que presente
características organolépticas y reológicas idóneas para su administración tópica,
es decir, con extensibilidad y textura apropiadas. Es también importante
asegurarse de que la preparación sea estéticamente aceptable para el paciente y
fácil de usar.
Existen varios factores que se deben tener en cuenta:
-
Elección del principio activo adecuado
Elección de la forma farmacéutica y excipientes idóneos
Consideración de los efectos dermatológicos del vehículo
Pueden clasificarse según aparece a continuación:
-
Orgánicos o inorgánicos en la naturaleza.
Acuosos (hidrogeles) u orgánicos (organogeles), según si el componente
acuoso es agua o algún solvente orgánico.
Coloidales o de grano grueso, según el tamaño de las partículas.
Geles rígidos, elásticos o tixotrópicos, según sus propiedades mecánicas.
(48)
21
6.10.1 Mecanismo de formación.
Los productos gelificantes se pueden agrupar del siguiente modo:
-
Polímeros que dan lugar a un gel dependiente del pH del medio.
Polímeros que dan lugar a un gel por sí mismo, independiente del pH del
medio.
Los primeros dan lugar a soluciones ácidas que al neutralizar con las bases
adecuadas, aumentan la viscosidad y disminuyen la turbidez del medio. El
mecanismo por el cual se forma el gel es el siguiente: a bajos valores de pH, se
disocia una pequeña proporción de grupos carboxílicos del polímero, formando
una espiral flexible. La adición de una base produce la disociación de grupos
carboxílicos, ionizándose, creando repulsión electrostática entre las regiones
cargadas, expandiéndose la molécula, haciendo más rígido el sistema,
gelificándolo. Se pasa de una estructura en espiral a una desenrollada o
extendida, ejemplo los Carbómeros o Carbopoles. Si se agrega un exceso de base
puede producir una pérdida de viscosidad al neutralizarse los grupos carboxílicos.
El agregado de electrólitos a estos geles, como por ejemplo cloruro de sodio,
disminuye la viscosidad, ya que los grupos carboxílicos cargados se rodean de
cationes metálicos, produciéndose una neutralización de cargas, impidiendo la
formación de una matriz rígida.
Los segundos no precisan ser neutralizados para la formación del gel, gelifican por
sí mismo, forman puentes de hidrógeno entre el solvente y los grupos carboxílicos
del polímero.
Los vehículos son muy importantes y para la selección adecuada de los mismos
deben reunir las siguientes características generales:
-
-
-
pH: Debe ser neutro o cerca para que no deshidrate ni cause irritación para
la piel. Ya que no hay normas establecidas, hay una amplia variación que
van desde ácidos hasta superiores a pH 8. Se debe tener en cuenta que si
es superior, es indispensable adicionar un agente suavizante o hidratante
para evitar resequedad en caso de que se use varias veces al día. PH
superiores a 8.5 no son recomendables así no haya normatividad para
regularlos, pues éticamente se sabe que afectará la dermis.
Estabilidad física y química, así como compatibilidad con los principios
activos que se incorporan en sistema acuoso y mediante la adición de
nonilfenol etoxilado, más comúnmente llamado arcopal.
Propiedades reológicas: Deben proporcionar al preparado una adecuada
extendibilidad y adaptabilidad a la superficie y cavidades cutáneas. Para
ello es recomendable que posean flujos de tipo plástico-tixotrópico,
caracterizados por un aumento de la fluidez durante la aplicación, seguida
22
-
-
de una recuperación de la textura inicial después de extendido el
medicamento, lo que permite mantenerlo localizado y adherido a la zona
tratada.
La posibilidad de ser eliminados de la zona tratada mediante simple lavado.
No obstante, esta recomendación no debe, en ningún caso, influir en el
aspecto en general de la medicación como sucede, por ejemplo, con
aquellas patologías que requieren para su remisión de vehículos grasos
fuertemente oclusivos y que, lógicamente, no son lavables.
No deben manchar, en la medida de lo posible, ni la piel ni los tejidos.
No deben presentar efectos de irritación primaria ni de hipersensibilización.
Los criterios de selección y formulación de un vehículo deben establecerse, en
primer lugar, basándose en el tipo de lesión cutánea sobre la que se ha de
emplear. La simple apariencia o estado de la zona afectada puede ser orientativa
a este respecto. (49)
6.10.2 Reología
Se denomina reología, palabra introducida por Eugene Bingham en 1929, al
estudio de la deformación y el fluir de la materia. La Real Academia Española
define reología como: estudio de los principios físicos que regulan el movimiento
de los fluidos.
Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física que
estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son
capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios continuos.
Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones
constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales. Dichas
ecuaciones son en general de caracter tensorial.
Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante
reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de
deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de las
propiedades reológicas más importantes son:
-
Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)
Coeficientes de esfuerzos normales
Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)
Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento
viscoelástico lineal)
Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
Los estudios teóricos en reología en ocasiones emplean modelos
microscópicos para explicar el comportamiento de un material. (50)
23
6.11
CONSERVANTES
Un conservante es una sustancia utilizada como aditivo que se le añade a los
alimentos (bien sea de origen natural o de origen artificial) y otro tipo de productos
susceptibles a diferentes tipos de microorganismos (bacterias, levaduras y
mohos), esto con el fin de detener o minimizar el deterioro causado por estos,
dando así un mayor tiempo de vida útil.
La contaminación se puede dar por varios factores. Una de las más comunes es
la utilización de materias primas contaminadas. Esto origina un producto final
contaminado. El grado de contaminación de las materias primas depende del
origen; las de origen sintético contienen menos microorganismos en relación a las
naturales. El agua utilizada en la fabricación es otro origen. Además de estos, el
medio ambiente un espacio totalmente lleno de hongos y esporas bacterianas.
(51)
Uno de los factores que ayuda a determinar a qué microorganismos es más
susceptible el producto, es el pH, pero debemos tener en cuenta que no es el
único y que hay muchos de gran importancia como la actividad de agua y la
temperatura.
Figura 5
Valores de pH y proliferación de algunos microorganismos
Fuente: El autor, año 2011
.
El deterioro microbiano de puede producir pérdidas económicas sustanciales,
tanto para la industria (por contaminación de materias primas y de algunos subproductos) así como para distribuidores y consumidores por el deterioro de los
productos después de su adquisición y antes de su consumo.
Además, dos factores muy importantes para tener son: El primero, es que los
conservantes no deben usarse una vez el producto final ya esté contaminado y
segundo, es que los conservantes, aunque sean naturales, tienen impuesto un
límite oficial para su uso.
24
6.11.1 Los conservantes en la industria cosmética
Es muy común que al momento de adquirir productos cosméticos, de cualquier
tipo, el consumidor revise las especificaciones del mismo para conocer cuál es la
función principal del producto, cuáles son sus activos principales, presentación,
tipo de envase y precio, sin embargo, lo que no es común es revisar los
conservadores que llevan. Generalmente se da por hecho que el producto va a
tener un tiempo de vida útil prolongado y que es seguro para la salud.
La acción de los microorganismos puede ocasionar cambios en la apariencia,
textura, color, olor; en estos casos el consumidor, al detectar estos signos
sospechosos, rechaza el producto. Sin embargo, cuando la acción de los
microorganismos no es evidenciada por alteraciones perceptibles a los sentidos
básicos, la salud del consumidor se pone en riesgo, ya sea por irritaciones,
infecciones, dermatitis, etcétera.
6.11.2 Selección del conservante
El conservante ideal debería reunir las siguientes características: tener un amplio
espectro de actividad antimicrobiana, que no produzca ninguna reacción de
sensibilización, que tenga una estructura química conocida, que sea
completamente soluble en agua, que permanezca estable en condiciones
extremas de pH y temperatura, que sea compatible con todos los ingredientes de
la formulación y que no altere los caracteres organolépticos del producto.
6.11.3 Mecanismo de acción de los conservantes.
A diferencia de los antibióticos, de los conservantes únicamente se conoce de
forma generalizada los puntos de actuación. Casi todos actúan desnaturalizando
las proteínas o afectando a la permeabilidad de la membrana de los
microorganismos y, por tanto, bloqueando el transporte y la generación de
energía.
Se pueden clasificar de acuerdo con su mecanismo de acción: agentes que dañan
la membrana, agentes desnaturalizantes y agentes modificadores de grupos
funcionales.
Los primeros, alcoholes y tensioactivos catiónicos (p. ej., los amonios
cuaternarios) dañan la integridad estructural de la membrana, es decir, alteran la
disposición ordenada de lípidos y proteínas, lo que origina interferencias con
procesos de transporte y metabolismo energético de la célula.
Los segundos, como p-hidroxibenzoico (parabenos), benzoico o dehidroacético
actúan alterando el potencial eléctrico de membrana y permeabilidad, bloqueando
la generación de energía y pérdida de transporte.
25
Los terceros como donadores de formaldehído, entre otros, facilitan la
precipitación de las proteínas del citoplasma y membranas de los
microorganismos.
Y por último, los que actúan alterando los grupos funcionales de las proteínas de
las membranas, centros activos de enzimas y ácidos nucleicos (donadores de
formaldehído, isotiazolinonas) (52).
6.11.4 Los Parabenos y sus sales
Los parabenos, son un grupo de productos químicos utilizados como conservantes
en la industria cosmética y farmacéutica, efectivos en variadas formulaciones.
Estos compuestos y sus sales son usados principalmente por sus propiedades
bactericidas y fungicidas. Pueden ser encontrados en champús, cremas
hidratantes, geles, lubricantes sexuales, medicamentos tópicos y parenterales,
autobronceadores y dentífricos. También son utilizados como aditivos
alimentarios. En la conservación de alimentos se utilizan desde la década de
1930, para la protección de derivados cárnicos, especialmente los tratados por el
calor, conservas vegetales y productos grasos, repostería y en salsas de mesa.
Su eficacia como conservantes, en combinación con su bajo coste y su largo
historial de inocuidad en su uso probablemente explica por qué los parabenos son
tan comunes. (53)
Figura 6
Rombo de seguridad NFPA
Metil Parabeno.
Fuente: El autor, año 2011
-
Toxicología
Los parabenos han sido considerados inocuos por su perfil de baja
toxicidad y su largo historial de uso seguro. Los parabenos se absorben,
metabolizan y excretan de forma rápida. Los principales metabolitos de los
parabenos son ácido p-hidroxibenzoico (pHBA), ácido p-hidroxihipúrico
(M1), p-hidroxibenzol (glucuronida, M3) y p-carboxifenilsulfato (M4).
26
Aunque se han generado muchas especulaciones, aun no hay información
oficial sobre cancerogenicidad, mutagenicidad y teratogenicidad. Mientras
que su LD50 (oral, rata) = 960 mg/kg lo que lo hace catalograr como un
producto poco tóxico.
-
Reacciones alérgicas
En la mayoría de individuos, los parabenos no resultan irritantes ni
sensibilizantes. Sin embargo, a aquellos que tienen alergia a los parabenos
(un pequeño porcentaje de la población) su uso les puede ocasionar algún
tipo de irritación en la piel.(53)
6.12 LEY DE BEER’S-LAMBERT
En óptica, la Ley de Beer’s-Lambert, también conocida como Ley de Beer’s o ley
de Beer’s-Lambert-Bouguer, es una relación empírica que relaciona la absorción
de luz con las propiedades del material atravesado. Esto se puede expresar de
distintas maneras:
Dónde:
 A es la absorbancia (o absorbencia).
 I0 es la intensidad de la luz incidente.
 I1 es la intensidad de la luz una vez ha atravesado el medio.
 l es la distancia que la luz atraviesa por el cuerpo.
 c es la concentración de sustancia absorbente en el medio.
 α es el coeficiente de absorción o la absorbancia molar de la sustancia.
 λ es la longitud de onda del haz de luz.
 k es el coeficiente de extinción.
En resumen, la ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión
de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como
también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Si
conocemos l y α, la concentración de la sustancia puede ser deducida a partir de
la cantidad de luz transmitida.
27
Las unidades de c y α dependen del modo en que se exprese la concentración de
la sustancia absorbente. Si la sustancia es líquida se suele expresar como una
fracción molar.
El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y la
longitud de onda para cada material en particular se suele determinar
experimentalmente. La ley tiende a no ser válida para concentraciones muy
elevadas, especialmente si el material dispersa mucho la luz. La relación de la ley
entre concentración y absorción de luz está basada en el uso de espectroscopia
para identificar sustancias.
Figura 7
Diagrama de la absorción de un haz de
luz atravesando una cubeta de tamaño L
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Beer-Lambert
6.12.1 Espectrofotometría UV
Es una espectroscopia de fotones. Utiliza radiación electromagnética (luz) de las
regiones ultravioleta cercanas (UV) del espectro electromagnético. La radiación
absorbida por las moléculas desde esta región del espectro provoca transiciones
electrónicas que pueden ser cuantificadas.
La espectroscopia UV se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de
moléculas, y además, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.
Se utiliza de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes
de soluciones de iones de metales de transición y compuestos orgánicos
altamente conjugados.
28
Se utiliza extensivamente en laboratorios de química y bioquímica para determinar
pequeñas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en
aleaciones o la concentración de cierto medicamento que puede llegar a ciertas
partes del cuerpo.
-
Transiciones n
π
Esto ocurre con λ entre 190-390 nm. La mayoría de las aplicaciones de
espectroscopia UV están basadas en transiciones que ocurren en esta
zona. Se requiere que las especies participantes aporten un sistema de
electrones π (grupos cromóforos: compuestos con insaturaciones, sistemas
aromáticos multicíclicos, etc.). En espectroscopia UV se irradia con luz de
energía conocida suficiente como para provocar transiciones electrónicas,
es decir promover un electrón desde un orbital de baja energía a uno
vacante de alta energía. (54)
29
7. METODOLOGÍA DEL PROYECTO
La metodología que se desarrolló en este proyecto constó de tres fases. En cada
una de ellas se optimizaron mediante un diseño experimental estadístico a partir
de 4 repeticiones por extracto acuoso. Todas las fases fueron realizadas en los
laboratorios de biología y química de la Universidad de San Buenaventura Cali.
7.1
FASE 1. OBTENCIÓN DEL BAGAZO FINO A PARTIR DE LAS HOJAS Y
LAS FLORES DE LA CALÉNDULA
Para cada repetición (4 veces), se tomaron aprox. 1000g de la planta completa,
variedades flor amarilla y flor naranja. Se eliminaron las plantas con signos de
enfermedad o coloración café. Posteriormente fueron deshojadas y desfloradas,
listas para ser procesadas. Esta cantidad fue molida en un procesador de
alimentos dando como resultado un bagazo muy fino.
Foto 5
Proceso de obtención del bagazo
Fuente: El autor, año 2011
7.2
FASE2. EXTRACCIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y
FLORES DE LA CALÉNDULA
30
Montaje del sistema (primera parte)
Para la selección de la relación bagazo:agua se pesaron muestras de 100g, 150g,
200g y 250g en 500ml de agua cada una. Estos se introdujeron en beakers de
1.000 ml y se sometieron a percolación mediante 4 planchas de agitación (Corning
PC-420) a temperatura de 60°C durante 15 minutos en agitación constante con
magnetos anillados de 40 mm cada uno.
Foto 6
Muestras para calcular la mejor concentración
Fuente: El autor, año 2011
Posteriormente, se filtraron al vacío, con lienzo. Cuando las muestras alcanzaron
la temperatura ambiente se tomaron los índices de refracción en cada uno de los
extractos obtenidos.
Montaje del sistema (segunda parte)
Ya decidida la cantidad de bagazo por cantidad de agua, se inició el proceso de
extracción de los ingredientes activos. Entonces, una vez obtenido el bagazo, se
pesaron 200g de éste, y fueron llevados a 1 beaker de 2000ml con 1000ml de
agua destilada a 60°C en 2 planchas (Corning PC-420) durante 15 minutos en
agitación continua con magnetos anillados de 40 mm cada uno. A continuación y
luego de un reposo de 20 minutos se procedió a la filtración al vacío con la bomba
de vacío (Gast, modelo DOP-P104AA), un erlemeyer de 500 ml, un lienzo doble y
un embudo Buchner de 80 mm. Posteriormente se retiró la torta. Se obtuvo 1 litro
de extracto y este fue almacenado en un recipiente de vidrio tapa azul de 1000ml
rotulado, a 4°C para luego iniciar la elaboración del gel. Para este procedimiento
se realizaron 4 repeticiones para luego hacer el diseño experimental estadístico.
31
Figura 8
Extracción de los triterpenos
a partir de las hojas y las flores de la caléndula (calendula officinalis)
Fuente: El autor, año 2011
7.3
OBTENCIÓN DEL GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DEL EXTRACTO
ACUOSO Y UTILIZANDO COMO BASE LA CELULOSA
Después de haber obtenido el extracto de caléndula, se midieron 100ml de este en
una probeta y se llevaron a un recipiente de 120ml, donde se hizo la adición
proporcional del resto de los ingredientes. El orden de adición fue el siguiente:
Primero, 3ml de glicerina, seguido a esto, se adicionaron 0.1g del conservante, en
este caso Metilparabeno; después se agregaron 3ml de una mezcla previamente
32
realizada en un beaker que contiene 25ml de arcopal, 12.5ml de escencia de limón
ypor ultimo 5g de mentol. Después de haber mezclado muy bien estos
ingredientes, se procedió a la adición de la celulosa; es muy importante señalar
que requiere de agitación constante mientras se adiciona para que no se formen
grumos. Finalmente se adicionaron 8 gotas de trietanol amina como agente
gelatinizante.
Figura 9
Diagrama de flujo para la obtención del gel.
Fuente: El Autor, año 2011
7.4
ESPECTROSCOPIA U.V PARA IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN
DE LOS TRITERPENOS CONTENIDOS EN EL EXTRACTO ACUOSO DE
CALENDULA
7.4.1 Identificación de triterpenos
Una parte de cada extracto acuoso obtenido, se sometió a espectroscopía
ultravioleta (UV) en el espectrofotómetro Genesys 10UV del laboratorio de
investigaciones de la Universidad de San Buenaventura Cali para la identificación
de los triterpenos contenidos en la caléndula (calendula officinalis). Los extractos
sobrantes se almacenaron en la nevera de investigaciones en 4 frascos tapa azul
rotulados de 1.000 ml cada uno, a 4ºC.
33
Foto 7
Espectrofotómetro Genesys 10 UV
Fuente: El Autor, año 2011
7.4.2 Cuantificación de los triterpenos
Una vez se identificó y se verificó la presencia de la 4-5-dihydro-piperlonguminina,
se calculó su concentración (c) mediante la Ley de Beer-Lambert, la cual se indica
a continuación:
A=εbc
Donde,
ε = es el coeficiente de absorción de la sustancia
b = es la distancia que la luz atraviesa por el cuerpo
A = es la mayor absorbancia que presenta la sustancia
C= concentración
La extracción de los triterpenos a partir de hojas y flores de la caléndula (caléndula
officinalis) se realizó aplicando un diseño experimental, donde se tomó como
variable independiente el tiempo y como variable dependiente la concentración
triterpenos
34
8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
8.1
FASE 1. OBTENCIÓN DEL BAGAZO FINO A PARTIR DE LAS HOJAS
Y LAS FLORES DE LA CALÉNDULA
Para esta fase del proyecto los datos obtenidos fueron:
Cantidad de caléndula (materia verde) promedio
1000g
Cantidad de materia verde después de la adecuación
570g
Se dice entonces que la cantidad que realmente se va a utilizar de la planta es un
53% aprox. Ya que se usan solo flores y hojas.
Es importante contemplar una pérdida de un 10% de la materia prima vegetal
molida; esto cuando se trabaja a escala industrial.
8.2
FASE2. EXTRACCIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS
Y FLORES DE LA CALÉNDULA
Montaje del sistema (primera parte)
En esta parte se tomaron muestras de bagazo, previamente pesadas para
determinar el índice de refracción y poder seleccionar la mejor relación
bagazo:agua para la obtención del gel. Los resultados datos obtenidos fueron:
Tabla 3
Índices de refracción con diferentes muestras
Fuente: El Autor, año 2011
35
La tabla anterior nos muestra un incremento en el índice de refracción desde la
primera muestra con 100g, hasta la tercera muestra con 200g; A partir de esta
muestra, no se tiene una variación importante en el índice de refracción y por
consiguiente se toma el peso de 200gr de hojas y flores de caléndula para todas
las extracciones.
Para una observación más clara, a continuación se relaciona una tabla donde se
pude apreciar la variación de los índices de refracción para cada extracto.
Figura 10
Variacion de los índices de refracción según la cantidad de bagazo.
Fuente: El Autor, año 2011
8.3
FASE3. OBTENCIÓN DEL GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DEL
EXTRACTO ACUOSO Y UTILIZANDO COMO BASE LA CELULOSA
A partir del extracto se obtuvo un gel que requirió de la adición de diferentes
sustancias. Cada uno de estos ingredientes tiene su función.
Para la elección del conservante, se tomó como factor principal el pH del producto
final e igualmente se tomó el pH a medida que se iban adicionando las sustancias.
36
Foto 8
PH observados en el procedimiento
Fuente: El Autor, año 2011
El pH muestra que algunas materias primas son ligeramente ácidas pero
finalmente el producto terminado presenta un valor de 8.2. El metil parabeno es
un conservante de amplio espectro y muy usado en esta clase de productos.
También, esta información se puede relacionar con la adición de glicerina. El pH
de los productos de uso tópico no tiene un límite pero se sabe que por encima de
8.5 tiende a resecar la piel; para este gel se adicionó la glicerina con el fin de
minimizar estos efectos de resequedad.
Otro paso importante dentro de la elaboración del gel es la adición de esencia de
limón y mentol. Esto con el fin de darle un olor agradable y una sensación de
frescura.
37
Estos ingredientes, empezando con el aceite esencial de limón, son insolubles en
agua, y el mentol, son cristales que previamente se molieron y que tampoco son
solubles en agua.
Para esto, se hizo una mezcla que consta de: 25ml de arkopal, un emulsionante y
humectante altamente conocido y muy utilizado en diferentes industrias para
permitir la solubilidad de sustancias no compatibles con agua; 12.5ml de aceite
esencial de limón y 5gr de mentol. A cada recipiente de 100ml se agregaron 3ml
de esta mezcla.
Finalmente, dentro de la elaboración del gel, la celulosa uno de los agentes más
importantes. Su cantidad está relacionada con la contextura se le quiere dar al
gel, si se quiere un gel con mayor consistencia, se debe adicionar mayor cantidad,
y se le adiciona menos si por el contrario, se quiere un gel mucho más fluido.
Para este trabajo se hizo una prueba que constó de 4 son la misma cantidad de
agua. Los datos obtenidos fueron los siguientes:
Tabla 4
Prueba para escoger la consistencia ideal del gel
Cantidad de
Cantidad de Cantidad de
Observaciones
#Muestra
trietanol amina
agua (ml) celulosa (g)
(gotas)
Aguado
1
50
1.5
13 gotas
Con consistencia blanda
2
50
2.0
6 gotas
Con consistencia dura
3
50
2.5
5 gotas
Duro
4
50
3.0
5 gotas
Fuente: El Autor, año 2011
Al terminar la prueba y analizar las observaciones, la consistencia que se eligió
está entre las muestras 2 y 3. Dando como resultado un gel con consistencia
ligeramente dura, pero fácil de deslizar.
Para esta prueba como lo muestra la tabla la tabla anterior, se utilizaron 50ml de
agua. Para la realización final del gel, se utilizaron 100ml, lo que indica que los
valores se duplicaron; es decir, un valor entre 4 - 4.5g y entre 10 – 12 gotas. A
partir de esto, valores escogidos finalmente fueron 4.3g de celulosa y 8 gotas de
trietanol amina.
Por último, como no se disponía de viscosímetro Broofield, se diseñó esta prueba
sencilla para tener una visión de la consistencia del gel. Se iniciaron las pruebas
con un balín de 8 gramos pero no era peso suficiente. Después se utilizó un balín
de 31.7g para garantizar que penetrara hasta el fondo.
También para esta
38
prueba, se eligió un gel calmante de caléndula y otros ingredientes para hacer una
comparación con una referencia de características similares.
Los datos de tiempo obtenidos fueron:
Tabla 5
Resultados para prueba de viscosidad
MUESTRA
TIEMPO DE CAIDA
DEL BALÍN (Seg)
1
11,18
2
11,15
3
10,82
4
11,19
REFERENCIA
∞
Fuente: El Autor, año 2011
La tabla nos muestra que el gel obtenido a partir de celulosa presenta una
viscosidad menor que el gel de referencia, ya que tardó en promedio 11.085
segundos en llegar al fondo del recipiente, mientras que el gel de referencia entró
1cm y se quedó inmóvil.
8.3.1 Cálculo de la Desviación Relativa promedio para viscosidad del gel
Obtenido.
Desviación Absoluta= (promedio obtenido – lectura del valor para cada muestra)
Para la muestra 1: (11.085-11.18)=
Para la muestra 2: (11.085-11.15)=
Para la muestra 3: (11.085-10.82)=
Para la muestra 4: (11.085-11.19)=
-0.095
-0.065
0.265
-0.105
39
Desviación Relativa Promedio
El resultado anterior muestra que el gel desinflamatorio obtenido es menos
compacto y permite por consiguiente un esparcimiento más fácil sobre la piel. Se
debe tener en cuenta que las áreas inflamadas son mucho más sensibles a los
roces e incluso dolorosas, por lo que un gel como el elaborado minimiza estos
problemas.
8.4
ESPECTROSCOPIA U.V PARA IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN
DE LOS TRITERPENOS CONTENIDOS EN EL EXTRACTO ACUOSO DE
CALENDULA (CALENDULA OFFICINALIS)
Para esta prueba, se hizo recolección del extracto acuoso y se adicionaron 5ml de
este a la celda de cuarzo 1cm x 1cm en el espectrofotómetro. Para cumplir la ley
de Beer´s fue necesario realizar una dilución de 1ml de extracto en 100ml de agua
utilizando balón volumétrico Schott Duran de 100ml. De esta manera, se inició la
lectura con longitudes de onda desde 190-390 donde se obtuvieron los datos que
se muestran a continuación.
Tabla 6
Absorbancia leída Vs Longitudes de onda
190
1,380
200
1,250
210
0,870
220
0,680
230
0,370
240
0,190
250
0,170
260
0,190
270
0,225
280
0,245
290
0,278
300
0,256
310
0,234
320
0,219
330
0,200
40
340
350
360
370
380
390
0,179
0,157
0,135
0,121
0,103
0,090
Fuente: El autor
La longitud de onda seleccionada de acuerdo a la estructura química de los
triterpenos es de 290nm.
Figura 11
Prueba de rayos UV
Fuente: El autor
Una vez se identificó y se verificó la presencia de triterpenos con la prueba UV, se
calculó la concentración mediante la Ley de Beer-Lambert, donde se relaciona la
absorción de luz con las propiedades del material envasado, se calculó la
concentración de dicha sustancia, la cual se expresa a continuación:
8.4.1 Cálculo de la concentración de triterpenos por medio de la aplicación
de la ley de Beer’s Lambert
A = ε xb xC
En donde
A: absorbancia leída en espectrofotómetro ultra violeta
ε: Coeficiente de absortividad, el cual es característico para cada sustancia y de la
longitud de onda
41
b: camino óptico o sea la distancia a través de la cual el rayo de luz u.v se pone en
contacto con la muestra; en el presente caso 1cm
C : concentración del analito en gramos/Litro
Para que se presente absorción en la región ultravioleta se requiere presencia de
electrones π como por ejemplo en los terpenos, sustancias derivadas del 2 – metil
buteno.
Figura 12
Estructura básica de los triterpenos
Fuente: http://www.scielo.cl/fbpe/img/bscq/v45n2/img107.jpg
Los triterpenos de la caléndula tienen un coeficiente de absortividad ε de
ε: 1,828 Litro/ gr.cm
λ seleccionada: 290
Absorbancia A: 0.278
Despejando C. Se obtiene un valor de 0.152g/Lt
En el balón de 100mL será: 0.0152 gramos; pero como del extracto se tomó un
mililitro y se diluyó a 100mL, la concentración en el extracto original será:
42
Los 21.6 gramos salen después de quitarle a los 200 gramos de caléndula, la
humedad que corresponde a 89.2%, quedando como materia seca un 10.8%.
Este porcentaje de humedad fue tomado en el laboratorio. La prueba se realizó
tomando 5 muestras de 4 gramos cada una. Estas muestras fueron pesadas en
vidrios reloj que posteriormente fueron metidos al horno durante 4 horas a 105°C.
A las 5 horas se volvieron a tomar los pesos e incorporados una hora más para
verificar que los pesos de ahí en adelante no variaran. Esto garantiza que todo el
agua fue retirada. Los resultados obtenidos fueron:
Tabla 7
Porcentaje de humedad de la caléndula
Muestra 1
4.029
Peso (g) a
las 4hr
105°C
0.443
muestra 2
4.048
0.446
0.441
89.1
Muestra 3
4.025
0.437
0.435
89.1
Muestra 4
4.082
0.437
0.434
89.3
Muestra 5
4.031
0.434
0.433
89.2
Peso inicial
(g)
Peso (g) a
las 5hr a
105°C
0.428
% H₂O
89.3
Fuente: El autor, año 2011
Humedad promedio: 89.2%
Tabla 8
Porcentaje de triterpenos obtenidos
Muestra
Cantidad de
caléndula
(gr)
Agua (ml)
Extracto
acuoso (%
TRITERPENOS)
1
200.05
1000
7.03
2
200.02
1000
7.03
3
200.07
1000
7.04
200
1000
7.02
4
Fuente: El autor, año 2011
8.4.2 Cálculo de la Desviación Relativa para el % de concentración de
43
Triterpenos obtenidos
Promedio del % de triterpenos:
Promedio de la Desviación Relativa
Este resultado muestra un procedimiento reproducible.
8.4.3 Otros datos obtenidos
1. Cálculos para encontrar la relación que existe entre un tarro de gel de
114g y el área de siembra requerido para su producción.
Decimos entonces que son 4.16 plantas/m²
Asumimos un factor corrector de 20% de pérdida.
Dándo así 3.328 plantas/m² y para trabajar en ha son:
33332 plantas/ha
Asumimos entonces un 10% de pérdidas en proceso de recolección, lavado, etc.
Esto, para empezar el proceso de producción. Entonces:
Cuando se inicia el proceso, el primer paso de la metodología para la obtención
del bagazo es pesar Aprox. 1kilo. En el laboratorio utilizamos un promedio de
44
1073gramos; de los cuales al ser desflorados y deshojados utilizamos 572.9
gramos.
564 Plantas de caléndula en bruto = 1000gr
Entonces:
Para la elaboración producción de estos 572.9g de materia verde lista o bagazo,
se necesitan 564 plantas; para lo que calculamos:
Esos 20 gramos provienen de:
Para la obtención de 1L del extracto son necesarios 200g de bagazo molido. Si
para cada tarro utilizamos 100ml del extracto, la proporción de bagazo que le
corresponden a cada tarro son 20g.
Se entrega entonces un factor de conversión que indica:
Se dice entonces que dependiendo el área que una persona tenga disponible para
sembrar, este factor le será de gran ayuda para calcular la cantidad de tarros de
gel desinflamante a producir o por el contrario si planea producir un número
determinado de tarros, calcular el área de siembra requerida.
2. Cálculo del costo de producción de la caléndula.
564 flores  son 1000g de caléndula en bruto. De estos 1000g usamos 572.9
para la producción de bagazo.
50 flores tienen un costo de producción de $500
564 flores cuestan $5640
Datos obtenidos de la población de Caldono, en el departamento del Cauca.
Se halla entonces que el costo de producción de 20g de caléndula son $197.
45
3. Cálculo de costo para cada tarro de 114g de Gel obtenido.
Tabla 9
Lista de precios en el mercado de materiales usados.
Producto
Cantidad
Tarros 120ml tapa blanca
Precio
1
$
300
125ml
$
1.500
Metil Parabeno Sódico
50gr
$
3.000
Esencia de limón
25ml
$
2.500
Mentol
30gr
$
8.000
Arkopal
50ml
$
1.500
Trietanol Amina
125ml
$
2.500
Celulosa
125gr
$
5.000
Costo de producción de
20gr de caléndula
20gr
$
197
Glicerina
Fuente: El autor, año 2011
Para cada ingrediente usado en la elaboración se usó cierta cantidad que es
diferente a la de la tabla de precios anterior y que todos conocemos. Para cada
una se calcula el precio y se expresa en la siguiente tabla.
Tabla 10
Lista de precios según cantidad adicionada
Producto
Tarros 120ml tapa blanca
Glicerina
Metil Parabeno Sódico
Esencia de limón
Mentol
Arkopal
Trietanol Amina
Celulosa
Costo de producción de 20gr
de caléndula
TOTAL COSTO DE 1 TARRO
Cantidad
1 unidad
3ml
0.1gr
12.5ml
5gr
25ml
0.5ml
4.3gr
$
$
$
$
$
$
$
$
Precio
300
3
6
1.250
1.333
750
10
172
20gr
$
197
$
4.021
Fuente: El autor, año 2011
46
9. ARTICULACIÓN DEL PROYECTO A LA ESTRUCTURA
CURRICULAR DE LOS PROGRAMAS ACADÉMICOS
El currículo del programa de Ingeniería Agroindustrial está orientado a formar
profesionales con un perfil gerencial en empresas que desarrollen la cadena
agroindustrial: Producción de materias primas biológicas, su transformación en
productos alimentarios y no alimentarios y la comercialización de los mismos. El
presente proyecto está articulado con la producción primaria de materias primas
agrícolas, en este caso caléndula para la elaboración de un producto
desinflamatorio y posiblemente para otras investigaciones en el futuro.
Para este fin es indispensable el control de cada paso en la obtención y
elaboración de cada una de las fases para aprovechar al máximo esta planta y sus
componentes; así como el resto de sustancias adicionadas.
Los cursos de producción agrícola, química, bioquímica, desarrollo de proyectos
de investigación, gerencia y mercadeo de proyectos se articulan y se enriquecen
con el presente proyecto.
47
10. CONCLUSIONES
Se logró identificar de manera satisfactoria los triterpenos de la extracción acuosa
obtenida a partir de la caléndula (Caléndula officinalis) y cuantificarlos. Esto
permitió calcular la concentración siendo de 7.03%.
De igual modo, obtuvo un gel desinflamatorio a base de celulosa, que cuenta con
todas las características generales de este tipo de productos.
El valor promedio calculado de DR del porcentaje de triterpenos indica que el
procedimiento seguido para la obtención del extracto acuoso es reproducible. Y
la DR promedio del análisis reológico efectuado muestra un producto igualmente
reproducible en cuanto a su viscosidad y facilidad de aplicación sobre áreas de la
piel afectadas.
Con la variedades flor amarilla y flor naranja, se tiene un rendimiento de 1
recipiente con gel, que a un costo de $4021 nos lleva a concluir que es una buena
oportunidad de negocio ya que se puede obtener una ganancia importante
teniéndose en cuenta los precios de productos similares en el mercado.
En cuanto a los impactos, es muy importante destacar:

Al ser un extracto acuoso nos permite un buen arrastre de ingredientes activos
sin tener que usar solventes de alto costo, contaminantes del ecosistema y de
difícil eliminación.

La formación del gel a partir de celulosa en frío es una garantía de la
minimización de costos en su producción e igualmente una contribución al
ahorro energético del planeta.

El desarrollo rural encuentra una ayuda importante con los logros del presente
proyecto pues cuenta con factores que relación la cantidad de gel a producir y
el área que deben destinar para la siembra de la planta. Los beneficios
económicos llevarán a una mejor calidad de vida de la población campesina.
48
RECOMENDACIONES
-
Para evitar la sinéresis o pérdida de agua por el descenso del pH, es
recomendable formular una solución buffer que estabilice el pH entre 7.5 – 8.0
la cual comienza a ser significativa 4 semanas después. Para esta solución es
necesario un ácido débil y su respectiva sal; preferiblemente con calcio para
que con sus enlaces cruzados se logre estabilizar en cuanto a pH y a la
textura.
-
Partiendo del costo de producción de un tarro de gel, se recomienda que en un
próximo trabajo se evalúe la factibilidad económica de una empresa que gira
en torno al aprovechamiento agroindustrial de la caléndula.
-
En un próximo trabajo se podría desarrollar un diseño experimenta con los
métodos de obtención de principios activos para evaluar cuál es la mejor
opción para elaborar el gel con materia seca.
49
BIBLIOGRAFÍA
1. Albormoz A. (1980). Productos Naturales: Estudio de las sustancias y
drogas extraídas de las plantas. 2da. ed. Venezuela: Limusa. P.976.
2. ALVAREZ, Néstor. Curso Básico de Economía. BOGOTÁ: McGraw-Hill,
1996.
3. ARIAS, Eugenia. Plantas Medicinales. Medellín. Ediciones La Curia. 1962.
4. BAILEY, J. E. and. OIIis, D. F. Biochemical Engineering Fundamentals.
McGraw-Hill, London, 1986.
5. BECKETT A, Kenneth. Hierbas Aromáticas. Barcelona. Ediciones Folio.
1988
6. BISSET, N. (1996). Herbal Drugs and Phytopharmaceutical, Boca Editorial
Journal. p. 566.
7. BOHAK, Z. and Sharon, N. BiotechnologicaI Aplication of Proteins and
Enzymes. Academic Press, London, 1977.
8. Cáceres, A.(1996). Plantas de uso medicinal en Guatemala. Guatemala.
ed.Universitaria. Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia. Universidad de
San Carlos de Guatemala. pp 5,66,61,108-111
9. CHUSHENHKO V. Carbohydrates from the influorescence of C. officinalis.
Khim Prir Soedin 1988;4: 585-6
10. DUMENIL G. Evaluation of antibacterial properties of Calendula officinalis
flowers and mother homeopatic tintures of C. officinalis. Ann Pharm Fr
1980;38(6):493-9.
11. FLEISCHNER AM. Plants extract to acelerate healing and reduce
inflamation. Cosmet Toilet 1985;100:45-6, 48-51, 54-8.
12. HORTON. H. Bioquímica. Prentice Hall, México, 2009.
50
13. JUDD, W. S. Campbell, C. S. Kellogg, E. A. Stevens, P.F. Donoghue, M. J.
2002. Plant systematics: a phylogenetic approach, Second Edition.Sinauer
Axxoc, USA. Capítulo 4
14. KING, M.B. and Bott, T.R. Extraction of Natural Products using near-critical
Solvents. 1st. Edition. Chapman & Hall, 1993.
15. KUCHEL, Philip W. RALSTON, Gregory B. Bioquímica general .Mc Graw
Hill, Mexico, 2006.
16. LOCK DE UGAZ, O.Investigación Fitoquímica. 2da. Edición. Fondo
Editorial de la PUCP.
17. M. HAMBURGER, S. Adler, D. Baumann, A. Forg , B. Weinreich. .(2002)
Institute
of
Pharmacy,
Friedrich-Schiller-University
Jena,
Semmelweisstrasse. ”Preparative purification of the major anti-inflammatory
triterpenoid esters from Marigold (Calendula officinalis)”, Germany. p.320338.
18. MENDEZ M., José Silvestre. Fundamentos de Economía. México: McGrawHill, 1993.
19. MICHEL F. Apis Mellifica and Calendula officinalis combination active
against sunburn. Ger Offen 2.720.420 (01 Dec 1977).
20. MILLER, Roger L. Microeconomía. Bogotá: McGraw-Hill, 1980.
21. MUKHOPADHYAY, M. Natural Extracts using Supercritical Carbon Dioxide.
CRC Press, 2000.
22. OCIOS -ZIYNSKA Y. Study of the chemistry of C. officinalis influorescences.
Herba Pol 1977;23(3):191-9.
23. PARKHURST RM, STOLZENBERG SI. Stanford Research Institute.
Saponin containing Spermatocidal composition U.S. 3.866.272 Appl
384,101. 1973 Jul 30.
24. PÉREZ ARBELAEZ, Enrique. Plantas útiles de Colombia, 3ed. Bogotá.
Impresoras de Madrid, 1956.
25. PROYECTO EDUCATIVO BONAVENTURIANO. Universidad de San
Buenaventura. Santiago de Cali. 1998.
51
26. ROCAUD MAITRE A. Citotoxic and antitumoral activity of C. officinalis
extracts. Pharmazie 1988;43(3): 220-1.
27. SAMOCHOWICC L. Pharmacologycal study of saponosides from Aralia
mandchurica and C. officinalis. Herba Pol 1983;29(2):151-5.
28. Schipochliev T. Study on the antiinflamatory effect of a group of plant
extract. Vet Med Nauki 1981;18(6):87-93.
29. Ubeeva I. Effect of Calephlones on the course of experimental hepatitis.
Farmacol Toksikol (Moscow)1987;50(1):66-71.
30. VOET, D. And VOET, J. Bioquímica; Jhon Wiley & Sons, Inc. New York,
1995.
31. WAGNER H. Immunostimulating polysacharides of higher plants. Arzneimit
telforschung 1984;34(6): 659-61.
32. WOJEICKI J. Comparative evaluation of the effect of Aralia mandchurica
and Calendula officinalis. Saponosides of the level in blood serum. Herba
Pol 1980;26(4):233-7.
33. http://es.wikipedia.org/wiki/Fitoterapia
34. http://www.acupunturadrgamez.es/centro_de_estudios.htm
35. http://www.biovirtual.unal.edu.co/ICN/
36. http://www.nature.com/nri/journal/v8/n5/fig_tab/nri2294_F3.html
37. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S003475151999000300007&script=sci_arttext
38. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S102847962001000100006&lng=en&nrm=iso&ignore=.html
39. http://www.corquiven.com.ve/esp/MSDS%5CMSDSMETIL_PARABENO.pdf
40. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0367326X11000396
41. http://www.sciencedirect.com/science/journal/0367326X
42. http://www.macroestetica.com/articulos/dermatologia-la-cicatrizacion-de-lapiel-y-los-geles-dermatologicos/
52
43. http://patentados.com/img/2010/03-descripcion/preparaciones-cosmeticaso-dermatologicas-conteniendo-ester-metilico.2.png
44. National Institutes of Health. «Calendula» (HTML). Herbs and Supplements.
U.S. National Library of Medicine. Consultado el 2007-12-19.
45. Calendula officinalis - L. (HTML). Plants For A Future (Juny de 2004).
Consultado en mayo 2011
46. http://www.fitoterapia.net/vademecum/vademecum_plantas_ficha.php?reme
dio=41
47. http://www.portalfarma.com/pfarma/taxonomia/general/gp000011.nsf/0/bf0e
d8889267bf7fc1256b670057fb4f/$file/CALENDULA.htm
48. http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/Geles_5454.pdf
49. http://medestetica.macroestetica.com/?p=779
50. http://es.wikipedia.org/wiki/Reología
51. http://mashpedia.es/Conservantes
52. http://mashpedia.es/Conservantes
53. http://es.wikipedia.org/wiki/Parabeno
54. http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia_ultravioleta-visible
55. Entrevista personal con el médico general Roberto Arroyave en la clínica
Los Andes S.A, Cra 39A # 5D - 106 Nueva Tequendama. Cali, Colombia.
Mayo 2011.
53
ANEXOS
ANEXO A
EXTRACCIÓN CON VASELINA VS EXTRACCIÓN ACUOSA.
La elaboración artesanal consistió en pesar 250g de vaselina y 83 g de bagazo de
caléndula. La vaselina se lleva a fuego lento durante 4-5 minutos. Una vez se ha
derretido esta, se incorpora el bagazo, dejando actuar la mezcla durante 15
minutos. Una vez pasado este tiempo, se filtra al vacío y se hace el llenado de los
recipientes en los que va a quedar la mezcla definitivamente.
Resultado de la elaboración artesanal.
Fuente: El Autor
Para este proceso, no se cuenta con equipos para mediciones exactas, lo que
sugiere que el producto final, no siempre será el mismo.
54
Comparación de los índices de refracción para los extractos
con vaselina y agua; y sus blancos respectivamente
Fuente: El autor, año 2011
En la figura 1 se pueden observar los índices de refracción de cada una de los
solventes y sus muestras en blanco. A pesar de que la vaselina muestra mayor
índice de refracción, esta diferencia es todavía más significativa en medio acuoso.
Para sustentar esta información, dentro de este trabajo, también se realizaron
extracciones con Etanol, Metanol y Agua, obteniendo los siguientes resultados:
Resultados de las extracciones con
Hojas Vs Hojas y Flores de la caléndula
Solvente
Con Hojas
Con Hojas
y flores
Puro
Metanol
1,3385
1,3400
1,2950
Etanol
1,3631
1,3641
1,3600
Agua
1,3333
1,3335
1,3320
Fuente: El autor, año 2011
55
Resultados de las extracciones con
Hojas Vs Hojas y Flores de la caléndula
Fuente: El autor
ANEXO B
PRUEBAS DE OLOR, COLOR Y TEXTURA (ORGANOLÉPTICAS)
Para esta prueba se utilizó una encuesta sencilla a un grupo de 5 personas
escogidas al azar dando los siguientes resultados:
Gráficas de resultados para encuesta
Realizada para 5 jueces
Fuente: El autor
56
Fuente: El autor, año 2011
ANEXO C
COMPARACIÓN DEL GEL PRESENTADO EN ESTE PROYECTO CON UNO
DEL MERCADO
Anexo
Tabla comparativa de algunos aspectos con el gel
obtenido y uno del mercado como referente
TEXTURA
GEL
OBTENIDO
GEL DEL
MERCADO
SUAVE
BLANDA
OLOR
VERDE
OSCURO
AGRADABLE
VISCOSIDAD
MENOR
MAYOR
MEDIO PARA
HACER EL GEL
CELULOSA
CMC
COLOR
VERDE LIMON
Fuente: El autor, año 2011
57
NEUTRO
ANEXO D
FOTOS
OBTENCIÓN DEL BAGAZO
Fuente: El autor, año 2011
PROCESO DE FILTRACIÓN – OBTENCIÓN DEL EXTRACTO
Fuente: El autor, año 2011
58
OBSERVACIÓN AL MICROSCOPIO DE LA ESTRUCTURA DE LOS GELES
Fuente: El autor, año 2011
59