8 Plan de Estudio

Parc Mediterrani de la Tecnologia Campus del Baix Llobregat UPC Edifici D4 C. Esteve Terradas, 8 08860 Castelldefels Tels. 93 552 11 14 / 93 552 11 19 Fax 93 552 11 21

PROGRAMADEDOCTORADO:TECNOLOGAAGROALIMENTARIAYBIOTECNOLOGATitulaciones oficiales vinculadas donde se realizarn, de forma principal, loscomplementosdeformacin:Pginadelmster(UPC):ACUICULTURAPginadelmster(UPC):MEJORAGENTICAVEGETALEstructuradelProgramadeDoctorado:EstosestudiosestnreguladosporelRealDecreto99/2011,de28deenero,porelqueseestablece laordenacinde lasenseanzasuniversitariasoficialesyestnadaptadosalsistemaeducativodelEspacioEuropeodeEducacin Superior (EEES).Tienencomofinalidadlaformacinavanzadadelestudianteenlastcnicasdeinvestigacincientficaytecnolgica.Puedetratarsedecursos,seminariosuotrasactividadesorientadasa laformacin investigadora e incluyen la elaboracin y presentacin de la tesis doctoralque consiste en un trabajo de investigacin original contrastada y evaluada porrevisoresaceptadosinternacionalmente,externosaestaUniversidad.La formacinprincipaldeldoctorandoodoctorandaesen investigacin.Noobstante,losprogramasdedoctoradopuedenincluirtantoformacintransversalcomoformacininvestigadora especfica de cada programa de doctorado, que puede o no estarestructurada en ECTS. La formacin cursada por el doctorando o doctoranda quedarecogidaeneldocumentodeactividadesdeldoctorandoodoctoranda.Elestudiantetienequerealizarduranteelprimeraounplandeinvestigacinquedebeserevaluadosatisfactoriamenteporuntribunalparapoderllevaracabolatesis.Laduracinmximade losestudiosdedoctoradoatiempocompletoesdetresaos,desde la admisin hasta la defensa de la tesis. La comisin acadmica del programapuedeautorizarunaodeprrrogayunaodeprrrogaextraordinaria,deacuerdoconlascondicionesquesehayanestablecidoenelprograma.La superacin de los estudios de doctorado da derecho a la obtencin del ttulo dedoctor o doctora, con la denominacin que figura en el Registro de Universidades,Centros y Ttulos (RUCT), es decir, doctor o doctora por laUniversitat Politcnica deCatalunya.Mencindecalidad(cdigodereferenciayaosdeconsecucin):MCD200800145


Programadedoctoradoquesustituye (y referenciaa lamencindecalidadMECencasodetenerla):BIOTECNOLOGAAGROALIMENTARIAYSOSTENIBILIDADUnidadesbsicasy/oadscritasalaUPCvinculadas:DEPARTAMENTODEINGENIERAAGROALIMENTARIAYBIOTECNOLOGA(DEAB)DEPARTAMENTODEINGENIERAQUMICA(EQ)LneasygruposdeinvestigacinvinculadosAQUAL:AcuiculturaycalidaddelosproductosacuticosGBMI:GrupodeBiotecnologaMoleculareIndustrialGREA:GrupodeInvestigacindeIngenieraAgroAmbientalMVCO:MejoraVegetaldeCaracteresOrganolpticosPOCI:ProteccinVegetalOtrasuniversidadesparticipantes(silashay)yuniversidadcoordinadora:MsterenAcuicultura:UB,UAB,CoordinaUBMsterdeMejoraGenticaVegetal:UPV,UPM,CoordinaUPVAntecedentes:LaEscuelaSuperiordeAgriculturadeBarcelona (ESAB) impartaenelao2000unoscursosdedoctorado,conelobjetivodeprofundizarenelestudioyen la investigacinenelmbitoagroalimentario.Durante el periodo 20032008, el Departamento de Ingeniera Agroalimentaria yBiotecnologa, imparti el programa de doctorado "Biotecnologa Agroalimentaria ySostenibilidad",quesehaadaptadoalnuevomarco legislativodelEspacioEuropeodeEducacin Superior (EEES) con el nombre actual: "Tecnologa Agroalimentaria yBiotecnologa".


Justificacindelanecesidaddelprograma:La justificacindelprogramadedoctoradoTecnologaAgroalimentariayBiotecnologase basa en dos hechos. Por un lado, en la fuerte presencia que la industriaagroalimentaria tiene en Catalunya y en especial en su reametropolitana. Por otrolado,en lagrandemandadepersonalespecializadoen innovacinyen investigacin,quereclamanestasindustriasparapoderafrontarconxitolosretosquelasociedadledemanda.Objetivos:Formarespecialistasen las tcnicasque sonpropiasen investigacinen tecnologa ybiotecnologaagroalimentaria.Formar investigadoresreconocidosanivel internacional,ycapacesde integrarseenelsectorindustrialy/oacadmico.Normativaparalaelaboracinyevaluacindelatesisdoctoral:ElprogramadedoctoradoserigeporelRealDecretoRD99/2011,del28deenerodel2011,dondeseregulanlasenseanzasoficialesdedoctorado.EnlosapartadosquesonpotestaddelaUniversidad,lanormativaaplicableeslaqueserecoge en la Normativa de organizacin acadmica y de gestin de los estudios dedoctorado,del26demayode2009.Nmerodeplazasdisponiblesparaestudiantesdenuevoaccesoporcursoacadmico,enfuncindelacapacidaddetutorizacin,direccineinvestigacin:10Criteriosdeadmisinalperiodode investigacinespecficosdelprograma,ascomocriteriosdevaloracindemritos(siprocede):Laadmisinvienecondicionadaalaaceptacin,porpartedeunprofesordelprograma,deactuarcomotutorodirectordetesisdelestudiante.Cada lneade investigacinrealizar laseleccinde losalumnosen funcindesuC.V.ascomodelosresultadosobtenidosenlosprogramasdeposgrado.Principalestitulacionesdeacceso(silashay):Ingenieras,MsteresyLicenciaturasdeciencias

8 UNIVIR8ITAT POLITicNICA Di CATAWNYA BARCELONATI!CH . - - partllIme- - - - - AgroaIImeIdfl ae- - - m d'Er!II-lnyerra- --- - - -a

I BIoteenolog/a

Requisitos de formacin metodolgica o cientfica complementarios, de los cuales se debe especificar (si procede) el programa oficial de mster en el cual estn programados:

Los alumnos procedentes de los diferentes msteres que dan acceso a este programa de doctorado no requieren formacin complementaria .

Los alumnos procedentes de otros msters o t itulaciones, tendrn que completar su formacin si se considera necesario.

.~ .

y para que as conste, firmo el presente documento en Castelldefels, a 8 de septiembre de 2014.

Dr. Francesc Sepulcre Snchez Coordinador Programa de Doctorado Tecnologa Agroalimentaria y Biotecnologa

@ Departament d'Enginyeria :..= UPC Agroalimentaria i BiotecnoJogia UNlVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA

Pare Mediterrani de la Teenologia - Campus del Baix Llobregat UPC - Edifiei D4 - C. Esteve Terradas, 8 - 08860 Castelldefels

Tels. 93 552 11 14 I 93 552 11 19 - Fax 93 552 11 21

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUYNA DOCTORADO EN TECNOLOGIA AGROALIMENTARIA Y

BIOTECNOLOGIA

Plan de estudios

Las actividades del Programa de Doctorado corresponden a la formacin avanzada en

tcnicas de investigacin, mediante cursos, seminarios y actividades laboratorio

inherentes al trabajo de investigacin planteada por el doctorando para su trabajo de

investigacin (tesis doctoral).

El trabajo de investigacin del MSc. Joseph Obed Ricaldi Sarapura propuesto es

ANALISIS GEOREFERENCIAL DE COMPUESTOS FITOBIOACTIVOS DE ACEITES

ESENCIALES DE ESPECIES DE Satureja EN LA REGION JUNIN PERU.

Durante el doctorado fortalecer acadmicamente:

Especializacin en mapeo georreferenciado especies botnicas.

Especializacin en conservacin de muestras biolgicas.

Especializacin en tecnologas extractivas de bioactivos.

Especializacin en mtodos y tcnicas instrumentales avanzadas.

Especializacin en bioestadstica.

Especializacin en Tecnologas avanzadas para identificacin de fitobioactivos.

Especializacin en mtodos biotecnolgicas en bioensayos.

Directores de Investigacin:

- Dr. Antoni Maria Claret Verd Gonzales

- Dr. Francesc Xavier Sorrivas Royo

Grupo de investigacin POCIO Proteccion vegetal

Universidad Politcnica de Catalunya Barcelona Espaa.

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUYNA DOCTORADO EN TECNOLOGIA AGROALIMENTARIA Y

BIOTECNOLOGIA

PROYECTO DE TESIS DOCTORAL

ANALISIS GEOREFERENCIAL DE COMPUESTOS FITOBIOACTIVOS DE ACEITES

ESENCIALES DE ESPECIES DE Satureja EN LA REGION JUNIN - PERU

TESISTA - BECARIO:

MSC. Joseph Obed, Ricaldi Sarapura.

DIRECTORES DE INVESTIGACION:

Dr. Antoni Maria Claret Verd Gonzales Dr. Francesc Xavier Sorrivas Royo

Grupo POCIO Proteccion vegetal

FINANCIAMIENTO :

Los gastos de estudio y ejecucin de la tesis son financiados por el estado peruano a travs

de la Beca Presidente de la Republica.

Contenido

Capitulo I: Problema ......................................................................................................................... 5

1.1. Planteamiento del problema .......................................................................................... 5

1.2. Formulacin del problema. ............................................................................................ 7

1.3. Objetivo ............................................................................................................................... 7

1.3.1. Objetivos General ..................................................................................................... 7

1.3.2. Objetivo Especifico................................................................................................... 7

1.4. Justificacin....................................................................................................................... 8

Capitulo II: Marco Terico ................................................................................................................ 9

2.1. Antecedentes ..................................................................................................................... 9

2.2. Bases Tericas ................................................................................................................ 11

2.2.1. Georeferencia Coordenadas Geogrficas .................................................... 11

2.2.2. Aceite esencial ......................................................................................................... 12

2.2.3. Composicin qumica ............................................................................................ 12

Fuente: Martnez, 2003 ......................................................................................................... 13

2.2.4. Extraccin de aceites esenciales ....................................................................... 13

2.2.5. Extraccin de aceites esenciales por fluido de arrastre hidrotrmico ... 13

2.2.6. Usos y aplicaciones del aceite esencial ........................................................... 13

2.2.7. Especies vegetales Laminaceae ......................................................................... 14

2.2.8. Anlisis instrumental Cromatografa de Gases Espectrometra de Masas 15

2.2.9. Identificacin y cuantificacin de compuestos qumicos en aceites esenciales ............................................................................................................................... 15

2.2.10. Importancia del estudio de aceites esenciales ........................................... 16

2.3. Hiptesis .................................................................................................................... 16

2.4. Definicin de trminos........................................................................................... 16

2.4.1. Georeferencia ........................................................................................................... 16

2.4.2. GPS Sistema de posicionamiento Global ..................................................... 16

2.5. Identificacin de variables .................................................................................... 17

2.5.1. Variables Operativas .............................................................................................. 17

2.5.2. Variables de Respuesta (dependientes) ........................................................... 17

2.6. Definicin Operativa de variables e indicadores ............................................ 17

Capitulo III: Metodologa de la Investigacin .............................................................................. 18

3.1. Tipo de investigacin .................................................................................................... 18

3.2. Nivel de investigacin ................................................................................................... 18

3.3. Mtodo de Investigacin .............................................................................................. 18

3.4. Diseo de Investigacin ............................................................................................... 18

3.5. Poblacin, Muestra, Muestreo .................................................................................... 18

3.5.1. Poblacin ..................................................................................................................... 18

3.5.2. Muestra ......................................................................................................................... 18

3.5.3. Muestreo ....................................................................................................................... 18

3.6. Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos ............................................... 19

3.7. Procedimientos de Recoleccin de datos ............................................................... 19

3.7.1. Georeferencia ............................................................................................................... 19

3.7.2. Clasificacin Taxonmica ........................................................................................... 19

3.7.3. Rendimiento de extraccin de aceites esenciales .................................................. 19

3.7.4. Caractersticas fsico qumicas .................................................................................. 20

3.7.5. Perfil de compuestos bioactivos ................................................................................ 20

3.8. Tcnicas de procesamiento y anlisis de datos .................................................... 20

3.9. mbito de estudio .......................................................................................................... 20

Capitulo IV: Aspecto Administrativo ............................................. Error! Marcador no definido.

4.1. Potencial Humano .......................................................... Error! Marcador no definido.

4.1.1. Director de investigacin ........................................ Error! Marcador no definido.

4.1.2. Tesista de Doctorado ................................................. Error! Marcador no definido.

4.2. Presupuesto ..................................................................... Error! Marcador no definido.

Aproximado 40 000 nuevos soles, considerando los anlisis como prestacin de servicios. ....................................................................................... Error! Marcador no definido.

4.4. Financiamiento................................................................... Error! Marcador no definido.

El proyecto sera financiado en su integridad con la entidad que apruebe la beca del sustentante. .................................................................................. Error! Marcador no definido.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 21

Bibliografa ........................................................................................................................................ 21

Capitulo I: Problema 1.1. Planteamiento del problema

En los ltimos aos se han desarrollado tecnologas conjugadas en envases

inteligentes antimicrobianos que incorporan directamente en el material de envase

aceites esenciales y sus componentes voltiles (alilisotiocianatos, linalol, carvacrol,

timol, cineol, eugenol, timol, citral, geraniol, limoneno, geraniol, p-cimeno, terpineno)

en materiales de envase como: Nylon/PE, celulosa, LPDE para contraatacar

bacterias, mohos y levaduras (Lck & Jager, 1997) (Floros, Dock, & Han, 1997) (Lis-

Balchin, Deans, & Eaglesham, 1998) (Nielsen & Rios, 2000) (Suhr & Nielsen, 2005)

(Valverde, Guillen, Castillo, Serrano, & Valero, 2005), muchos de estos compuestos

encontrados en vegetales de la familia de las Laminaceae siendo esta una

caracterstica que orienta a los compuestos de los aceites esenciales a una amplia

aplicacin industrial.

Este retorno progresivo hacia el uso de los productos de origen natural, a diferencia

de los aditivos y frmacos sintticos en las distintas industrias alimentarias,

farmacuticas, tecnologa de envases, aditivos y conservantes ha sido estimulado,

en parte, por el regreso hacia lo natural que se ha producido en forma genrica en la

sociedad basada en el conocimiento de las implicancias a la salud pblica, debido a

los siguiente:

- El desarrollo de conocimiento cientfico validado de compuestos qumicos

fitobioactivos mediante mtodos analticos instrumentales que reducen el tiempo de

anlisis y mayor precisin de los resultados de mnimas fracciones de muestra.

- Existe un inters creciente por instituciones internacionales, empresas privadas y

centros de investigacin en realizar la valoracin de especies con potencial de

rasgos caractersticos y especficos que ayuden a la conservacin de la

biodiversidad y su aprovechamiento sostenible, basados en un conocimiento

georeferencial y potencial de produccin de fitobioactivos (metabolito expresado

relacionado a muchos factores geogrfico-climatico).

La calidad de estos productos de la flora silvestre est bastante relacionada a su

composicin qumica de compuestos fitobioactivos presentes en los aceites

esenciales, los cuales a su vez tienen relacin directa con sus condiciones

microbiolgicas, climticas, edafolgicas y agroecolgicas de desarrollo, lo que

resultara provechoso contar con informacin de las distintas localidades del mbito

de la provincia de Acobamba, con puntos de ubicacin global con GPS (Global

Position Satellite) concerniente a rendimientos de extraccin de aceite esencial y

riqueza de composicin de fitobioactivos de estos aceites esenciales en funcin a la

ubicacin georeferenciada.

Actualmente se tiene escasos estudios respecto a los rendimientos de extraccin,

caractersticas fsico qumicas y composicin fitoqumica de los aceites esenciales

de especies de Satureja en el mbito de la regin Junn PERU.

Los aceites esenciales extrados por fluido de arrastre hidrotrmico tienen potencial

de aplicacin en las diferentes industrias, muchos de los cuales son trabajados en

unidades de investigacin de las universidades de muchos pases.

De persistir este problema: Se estaran perdiendo la posibilidad de:

- Identificar y valorar la riqueza natural de compuestos qumicos fitobioactivos

provenientes de las especies de la especie Satureja contenidos en sus aceites

esenciales en el mbito de la provincia de Acobamba.

- Aprovechar un potencial econmico en la industria de extraccin de aceites

esenciales, considerado dentro de promocin de la produccin mediante cadenas

productivas de MINAG, MINCETUR, GOVIERNOS REGIONALES Y ONG cuya

lnea de accin es el aprovechamiento de la biorecursos dentro del

fortalecimiento nacional de la cadena productiva de Plantas Aromticas.

- Tener una herramienta de negociacin de productos de especies vegetales de la

especies de Satureja, basada en informacin cientfica sobre zonas

georeferencialdas de produccin de especies de Satureja, rendimientos de

extraccin de aceite esencial, caractersticas fsico-qumicas y perfil de

composicin fItoqumica de aceites esenciales.

- El hecho de empezar a valorar el biorecurso contenido en el aceite esencial

especies vegetales ayuda a tener conocimiento para su conservacin, y se

estara ayudando, propiciando y fortaleciendo las actividades de esta cadena

productiva reconocida en lineamientos de accin del Ministerio de Agricultura en

su programa de Cadenas Productivas en Plantas aromticas y medicinales.

1.2. Formulacin del problema.

Considerando lo mencionado anteriormente, se plantea las siguientes preguntas que

regirn la investigacin:

Pregunta central:

- Cul es la diferencia georreferencial de rendimiento de extraccin,

caractersticas fsico qumicas y perfil de compuestos fitobioactivos de aceites

esenciales extrados por fluido de arrastre hidrotrmico de especies de Satureja

en la regin Junn - PERU?

Preguntas especficas:

- Cules son los rendimientos de extraccin de aceites esenciales de especies de

Satureja en puntos georeferenciados en el mbito de la Regin Junn?

- Cul es el perfil de compuestos fitoqumicos en relacin a sus compuestos y

concentraciones en aceite esencial de especies de Satureja en los diferentes

puntos georeferenciados del mbito de la Regin Junn?

1.3. Objetivo

1.3.1. Objetivos General

Evaluar las caractersticas georeferenciales de rendimiento de extraccin,

caractersticas fsico-quimicas y el perfil de compuestos fitobioactivos de aceites

esenciales extrados de diez especies de Laminaceae por fluido de arrastre

hidrotrmico del mbito de la regin Junin.

1.3.2. Objetivo Especifico

Objetivo especfico 1

Identificar Taxonmicamente especies de Satureja colectadas en diferentes zonas

de la regin Junin. (Botnica sistemtica)


Determinar rendimientos de extraccin de aceites esenciales de especies de

Satureja extradas por fluido de arrastre hidrotrmico.


Determinar las caractersticas fsico qumicas de los aceites esenciales de especies

de Satureja extradas por fluido de arrastre hidrotrmico.

Objetivo especifico 4

Identificar y cuantificar los compuestos fitobioactivos por CG-SM presentes en los

aceites esenciales obtenidos de especies de Satureja por fluido de arrastre

hidrotrmico.

1.4. Justificacin

El estudio y valoracin de especies vegetales con potencial para su

aprovechamiento agronmico-industrial, es de suma importancia para la

identificacin, aplicacin y potencializar actividades econmicas en un primer

trmino.

Los aceites esenciales extrados de material vegetal de la familia Laminaceae, se las

atribuyen propiedades antigripales, antipirticas, antiespasmdicas, antidiarreicos,

antifngicas y antibacterianas, hecho que abre un amplio inters de

aprovechamiento en la industria farmacutica y la lnea de productos nutraceticos

en las nuevas tendencias de consumo deba a sus componentes fitobioactivos.

Siendo inters realizar estudios en la especie de Satureja.

Varios artculos mencionan que en la actualidad existe un notable inters por el uso

de compuestos fitobioactivos antimicrobianos derivados de las plantas como

conservantes naturales de alimentos, en contraposicin acerca de la salubridad de

los compuestos sintticos usados con este fin; compuestos biopesticidas orgnicos,

los aceites esenciales son biodegradables y no dejan residualidad en alimentos,

compuestos antioxidantes, captores de los radicales libre en el organismo humano,

compuestos de accin farmacolgica y veterinaria. El diccionario de la Real

Academia Espaola define como natural aquello perteneciente o relativo a la

naturaleza. Si bien esta definicin engloba sustancias de distinta procedencia, es el

reino vegetal donde encontramos la mayor variedad de productos potencialmente

tiles, aplicables especialmente en afecciones causadas por microorganismos. Entre

estos productos se encuentran los aceites esenciales, cuyo tecnolgico por parte de

las diversas industias justifica diversos estudios llevados a cabo para determinar la

composicin qumica responsable de las propiedades que se las atribuyen, y las

concentraciones en las que estn presentes.

Los factores que involucran el rendimiento y las caractersticas de los aceites

esenciales son: punto geogrfico de ubicacin global (Latitud, altitud, carga

microbiana, tipo de suelo, microclima); fotoperiodo (Incidencia de tiempo de

radiacin solar); tipo desarrollo de planta (silvestre o cultivado), entre otros

El presente proyecto busca contribuir proporcionando informacin cientfica

descriptiva sobre el contenido de compuestos fitobioactivos presentes en los aceites

esenciales obtenidos de especies de Saturejas por tecnologa de arrastre de fluido

hidrotrmico y conocer la variacin georeferenciada.

Capitulo II: Marco Terico

2.1. Antecedentes

- (Hijmans, y otros, 2004), creadores del software DIVA-GIS ver 4 mencionan que el

mapeo de la riqueza y diversidad, y el mapeo de los razgos especficos sirven de

herramienta cientfica para la identificacin de reas con diversidad complementaria,

siendo estos de distribucin la localizacin de observacin y colecta de diversidad de

especies, estudiando la distribucin de ciertos rasgos de inters, y para seleccionar

sitios de potencial en referencia del estudio de rasgos de inters, siendo llevado a

cabo mediante GIS (Geografical Information Sistem).

- (Hussain, Anwar, Iqbal, & Bhatti, 2011), en su articulo cientfico Antioxidant attributes

of four Laminaceae essential oils, publicado en Pak. J. Bot., 3(2):1315-1321, reporta

algunas caractersticas fsico qumicas de Rendimiento de extraccin, ndice de

refraccin, densidad como se muestra en la tabla 1, concluye que los aceites

esenciales son ricos en compuestos oxigenados los cuales muestran, actividad

antioxidante considerable para orientarlo a usos teraputicos.

Tabla 1 Caractersticas fisicoqumica de cuatro aceites esenciales de Laminaceaes

Nombre cientfico

Rendimiento aceite esencial (g/100g)

ndice de refraccin (25C)

Densidad (g.cm-3)

Pogostemon cablin 1,980,09 1,50500,030 0,95200,010 Lavandula angustifolia

0,580,03 1,47400,010 0,8900,010

Melissa officialis 0,250,01 1,48500,011 0,8950,008 Salvia officinalis 0,460,02 1,46200,012 0,9120,011 Los valores son medias de 3 diferentes muestra de cada especie de Laminaceae, analizados individualmente por triplicado.

- (Ricaldi, 2008), en su ponencia Extraccin y caracterizacin fsico qumica de

aceite esencial de Satureja Incana obtenida por fluido de arrastre hidrotrmico

presentada en el Congreso Nacional de Ciencia y Tecnologa de Alimentos Lima-

2010 menciona que la configuracin de: tejido (fresco y deshidratado), estadio

vegetativo (antes de la floracin y en floracin) as como la carga de material

vegetal en una unidad de extraccin por fluido arrastre hidrotrmico guarda relacin

en el rendimiento de la extraccin de aceite esencial. En dicho trabajo reporta que

los rendimientos ptimos: 0,30 0,33% en tejido fresco y 0,36-0,38 en tejido

deshidratado en estado vegetativo antes de floracin y en floracin

respectivamente, con una carga optima de 550g para un extractor de 18Lt de

capacidad. El aceite esencial de S. incana muestra la siguiente caracterstica fsico-

qumica: densidad relativa: 0,871-0,874, ndice de refraccin 1,4893-1,4923, ndice

de acidez: 0,65-2,04 y ndice de ester 25,98-32,85 (anlisis de laboratorio segn

normas tcnicas peruanas).

- (Agostini, y otros, 2009), en su trabajo Esssential oil yield and composition of

Laminaceae spices in souther Brazil, publicado en Brazilian Archives of Biology and

Technologies an International Journasl 52(2): 473-478 realizo un trabajo de colecta

de muestras de 500g de plantas en fresco, con un tratamiento de deshidratado con

aire forzado de 30C por 4 dias, posterior a este proceso le realizaron la extraccin

de aceite esencial de las hojas por hidrodestilacion en un aparato Clevenger, el

aceite fue secado haciendo uso de sulfato de sodio anhidro. Las muestras son

separadas en una refrigeradora a 6C para posteriormente realizar su de

compuestos qumicos por cromatografa de gases (GC-MS), configurando la

temperatura de la columna A 40C (8min) hasta 180C a 3C.min-1, la temperatura

del injector a 250C. H2 34Kpa. Con un volumen de inyeccin de 1L diluido en

hexano (1:10). Los compuestos fueron identificados por una combinacin de

espectros de masa de la librera Wiley y el ndice de retencin de Kovats, usando

soluciones estndar de hidrocarbonos C9 a C26. En su investigacin reportaron el

rendimiento de 7 especies de Laminaceaes como se observa en la tabla 2.

Tabla 2 Rendimiento de extraccin de aceite esencial de algunas especies de Laminaceae en el Sur de Brasil

Especies Rendimiento de aceite esencial (%v.w-1)

Glenchon Marifolia 0,30

Glenchon discolor Cunila incisa Cunila microcephala Menta aquatica Ocimum selloi Leonurus sibiricus

0,50 1,94 0,26 0,93 0,34 0,10

- (Zein, Awada, Rachidi, Hajj, & Krivoruschko, 2011) en su investigacin Chemical

analysis of essential oil from Lebanese wild and cultivated Organum syriacum l.

(Laminaceae) before and after flowering publicado en J. Med. Plants Res. 5(3):379-

387 ISSN 1996-0875 reporta el anlisis cuantitativo y cualitativo de componentes

qumicos de Oreganum syriacum identificados por Cromatografa de Gases

acoplado a a un detector de espectrofometria de masas con flujo de 1ml He/min y

temperatura de evaporador de 250C, teniendo una mayor concentracin de timol y

carvacrol como se muestra en la tabla:

Tabla 3 Componentes de aceites esenciales de O. syriacum silvestre y cultivado en hojas antes y despus de la floracin.

Compuesto fotoqumica

% Antes de la floracin % Despus de la floracin

Silvestre Cultivado Silvestre Cultivado

-pineno 0,871 0,317 0,033 0,942 -pineno 0,112 0,087 - 0,238 mirceno 3,918 2,164 0,454 3,697 cymeno 10,171 5,530 4,615 6,033 limoneno - - 0,227 0,652 borneol 0,085 0,206 - 0,191 timol 43,28 2,930 55,47 1,58 carvacrol 4,26 58,88 26,03 61,76

- Ashok (2008) en su trabajo titulado Assessement of Thymus vulgaris L. essential

oil as a botanical preservative against post harvest fungal infestation of food

commodities, publicado en Innovate Food Science and Emerging technologies (9),

575-580 reporta el aceite de tomillo (Laminaceae), inhibe el crecimiento Aspergillus

flavus y contra 8 diferentes contaminantes de alimentos: Fungi viz, Fusarium

oxysporum, Cladosporium herbarum, Curvularia lunata, Aspergillus, Alternaria

alternata y Botryodiploidia theobromae, debida a la presencia timol, carvacrol, b-

cariofileno, p-cimeno, gama-terpineno.

2.2. Bases Tericas

2.2.1. Georeferencia Coordenadas Geogrficas

Es la forma de describir una localizacin en el planeta Tierra, comnmente utilizada

son los grados de longitud y latitud, estando entre 180Oeste y 180Este, y entre

90Norte y 90Sur. Los grados son subdivididos empleando un sistema sexagesimal

(un sistema de calculo con 60 como numero base) de minutos y segundos

(exactamente como con la subdivisin de las horas). El GPS usa un sistema decimal

en computacin geogrfica, el sistema decimal tiene un numero y no tiene letras, con

el signo indicando el hemisferio (+ = N o W, - = S o E). Los grados decimales deben

normalmente ser registrados con 4 5 decimales (Hijmans, y otros, 2004). Tambin

se reporta la altitud, que es la altura de ubicacin en m.s.n.m. (metros sobre el nivel

del mar).

2.2.2. Aceite esencial

Los aceites esenciales son las fracciones liquidas voltiles, generalmente destilables

por arrastre de vapor de agua, que contienen las sustancias responsables del aroma

de las plantas (Sellar, 2000), dichas sustancias odorferas de naturaleza oleosa

estn ampliamente distribuidos en distintas partes del tejido vegetal (raz, tallos,

hojas, flores y frutos), en los distintos gneros y especies de naturaleza vegetal

(Gutierrez, 2008).

2.2.3. Composicin qumica

Los aceites esenciales generalmente son mezclas complejas de hasta ms de 100

componentes (Mayer, 2001), heterogneos, todos ellos separables ya sean por

mtodos qumicos o fsicos como la destilacin, refrigeracin, centrifugacin,

separacin cromatogrfica, etc. (Martnez M., 2003), como se puede apreciar en la

siguiente tabla 3.

Tabla 4 Compuestos Terpnicos en aceites esenciales

Compuesto terpenico Principio activo

Monoterpenos: y -pineno, canfeno, limoneno , mirceno, p-cimeno

Sesquiterpenos -cariofileno, -farneseno, germacraneno, camazuleno

Monoterpenoles -terpineol, borneol, citronelol, geraniol, linalol, nerol

Sesquiterpenoles espatulenol, fenchol, nerolidol

steres terpnicos acetatos de nerilo, geranilo y bornilo, 1,8-cineol (eucaliptol)

xidos terpnicos xido de cariofileno

Cetonas terpnicas pulegona, tuyona

Aldehdos citrales, fotocitrales

Lactonas sesquiterpnicas crispolida

Monoterpenonas alcanfor

Hidrocarburos sesquiterpnicos

santanelos, curcumenos

Fuente: Martnez, 2003

2.2.4. Extraccin de aceites esenciales

Existen varios mtodos de extraccin de aceites esenciales, en los cuales se hacen

uso de fluidos: fluido de arrastre hidrotrmico, fluidos supercrticos, fluido de

solventes; y solventes orgnicos, mediante: enflorado, extraccin con solventes

orgnicos como el hexano, etanol pa., en los cuales al termino se realiza una

concentracin, son procedimientos costosos a diferencia de los anteriores.

2.2.5. Extraccin de aceites esenciales por fluido de arrastre hidrotrmico

Los aceites esenciales en glndulas especializadas en los vegetales obtenidos

tpicamente por fluido de arrastre de hidrotrmico, siendo un proceso simple,

relativamente barato en el cual los aceites esenciales sean extrados de la planta

por una corriente del vapor de agua (Elder, Monella, & Spekuljak., 2001) y entonces

ambas fases se separan fcilmente por la diferencia de densidades, esta

metodologa de extraccin es aplicado a escala industrial.

2.2.6. Usos y aplicaciones del aceite esencial

Alrededor de 30.000 compuestos aislados de aceites esenciales de plantas

aromticas contienen grupos fenlicos y stos compuestos son los ms utilizados

por la industria de los alimentos (Gerardo L., 2006).

La industria farmacutica requiere de aceites esenciales desterpenados, o sea,

libres de terpenos, porque se busca slo los principios activos farmacolgicos de la

planta, comnmente los terpenos y sesquiterpenos oxigenados, para complementar

un medicamento. Otras nuevas aplicaciones surgidas ltimamente y con un gran

potencial futuro son de ingredientes de para la formulacin de biocidas para uso

veterinario o agrcola, alguna de las cuales se puede apreciar en la siguiente tabla

(Cerpa, 2007).

Ms de 1340 plantas son conocidas por ser fuente potencial de

compuestos antimicrobianos, pero pocas han sido estudiadas cientficamente

(Wilkins & Board, 1989).

Varios aceites esenciales son biocidas contra un amplio rango de

microorganismos como bacterias, hongos, virus, protozoarios, insectos y plantas

(Kalemba & Kunika, 2003).

2.2.7. Especies vegetales Laminaceae

Como se muestra en la Tabla 5

Tabla 5 Uso de especies vegetales de la familia Laminaceae

Nombre vulgar

Nombre cientfico

Familia Origen

geogrfico

Parte utilizada

Albahaca Oncimum basilicum

Lamiaceae India Hojas y tallos. Condimento.

Lavanda Lavandula angustifolia

Lamiaceae Mediterrneo Inflorescencias y ramificaciones. Ornamental y medicinal y como condimento

Mejorana Origanum mejorana

Lamiaceae frica Planta entera. Se usa como condimento y medicinal: carminativo (gases), antiespasmdico. A pequeas dosis sirve como sedante.

Menta Mentha piperita

Lamiaceae Mediterrrneo Hojas, gndulas con aceite esencial rico en mentol. Para la industria farmacutica, cosmtica, perfumera y como aromatizante en comidas. Tiene propiedades como carminativo (gases), estimulante, antisptico y anestcico.

Organo Origanum vulgare

Lamiaceae Mediterrneo Hojas secas o frescas. Se usa como condimento y como medicinal: actividad antioxidante, antimicrobiana, antitumoral, antisptica, digestiva y favorece la evacuacin.

Patchouli Pogostemon cablin

Lamiaceae Indonesia y Malasia

Hojas, base de perfumes.

Romero Rosmarinus officinalis

Lamiaceae Mediterrneo Hojas y flores. Se usa como condimento y con fines terapeticos y farmacolgicos. La infusin de hojas de romero alivia la tos, es buena para el hgado y para atajar los espasmos intestinales. El humo de romero sirve como tratamiento para el asma.

Salvia Salvia officinalis

Lamiaceae Mediterrneo Hojas y flores. Se usa como condimento y medicinal: antisudorfica, hipoglucemiante, emenagogo (regula la menstruacin), estimulante, antiespasmdica, astringente y antisptica.

Tomillo Thymus vulgaris

Lamiaceae Mediterrneo Hojas. Utiliza como condimento y medicinal: antisptico sobre lceras y heridas. En infusin se utiliza contra la bronquitis, laringitis y anti diarreico.

Fuente: (Universidad Nacional de Cordoba)

2.2.8. Anlisis instrumental Cromatografa de Gases Espectrometra de Masas

Una de las mejores herramientas para el anlisis de mesclas orgnicas y

bioqumicas complejas orgnicas y bioqumicas complejas es la cromatografa de

gases espectrometra de masas (GC-MS), mtodo de anlisis acoplado en el cual

se toma el espectro de masas de cada uno de los compuestos que salen de la

columna cromatografa; siendo estos guardados en un ordenador para su

subsiguiente procesado. As mismo, la espectrometra de masas se puede acoplar

a la cromatografa liquida para anlisis que contienen componentes voltiles. Es

importante el desarrollo de mtodos de eliminacin del eluente antes de la

introduccin de la muestra en el espectrofotmetro de masas, ya que la muestra

est muy diluida por el lquido o el gas portador en el interior de la columna (Skoog,

Koller, & Nieman, 2001).

2.2.9. Identificacin y cuantificacin de compuestos qumicos en aceites

esenciales

Varios autores reportan que es uso del mtodo de anlisis instrumental para la

identificacin y cuantificacin de compuestos qumicos precintes en aceites

esenciales extrados de especies vegetales mediante el uso del equipo de

cromatografa de gases

2.2.10. Importancia del estudio de aceites esenciales

Existe en creciente inters tecnolgico de la aplicacin de aceites esenciales en

envases inteligentes, biopesticidas, conservantes naturales, y el estudio bsico de

soporte es muy necesario para la identificacin de compuestos fitobioactivos de

inters comercial de fuentes primarias de produccin de vegetal.

Es una herramienta til para la valoracin e especies vegetales en su riqueza de

composicin qumica de inters comercial, la misma que sera orientada para el

biocomercio sostenible y desarrollo rural de las comunidades.

2.3. Hiptesis

El trabajo es de naturaleza exploratorio-descriptivo, por lo cual no se tiene una

hiptesis experimental, pero se regir mediante la hiptesis de trabajo siguiente:

La zonas de georeferencia de desarrollo de especies de Satureja influyen en el

rendimiento de extraccin, caractersticas fsico qumicas y perfil de compuestos

qumicos de aceites esenciales obtenidos por fluido de arrastre hidrotrmico de

especies de Laminaceas.

2.4. Definicin de trminos

2.4.1. Georeferencia

Es la referencia geografica descripo por un eje de coordenadas del planeta

descritas en relacion a la Latitud, longitud y altitud.

2.4.2. GPS Sistema de posicionamiento Global

El GPS es un sistema mundial de navegacion desarrollado por el deapartamento

de defensa de los Estados Unidos. Actualmente consta de 24 satelites artificiales

(21 rectangulares y 3 de respaldo) y sus respectivas estaciones en la tierra,

proporcionando informacion de locacion las 24 horas del dia sin importar las

condiciones climaticas. Actuamente esta tecnologia permite manejar los datos

obtenidos por medio del GPS con otros programas de aplicacin en las ramas de

ingenieria y geodesia.

2.4.3. Aceite Esencial

Segn la 8. Edicin de la farmacopea francesa de 1965, los aceites

esenciales son productos de composicin general muy complejas que contienen

los principios voltiles que se encuentran en los vegetales ms o menos

modificados durante su biosintesis (Shiva R., 2007).

2.5. Identificacin de variables

2.5.1. Variables Operativas

- Georeferencia: expresada en ejes de coordenadas (latitud y longitud)

- Taxonomia de la especie Vegetal: Familia Laminaceae

2.5.2. Variables de Respuesta

- Rendimiento de extraccin de aceite esencial (%w/w)

- Caractersticas fsico qumicas: densidad relativa, ndice de refraccin, pH.

- Composicin qumica (perfil GC-MS de compuestos qumicos y su

concentracin).

2.6. Definicin Operativa de variables e indicadores

Tabla 6 Definicin operativa de variables e indicadores

Variable Definicin operativa Unidad de medicin

Indicador

Georeferencia Punto de referencia en relacin a un eje de coordenadas: altitud, latitud

m.s.n.m , , .

Registro de colecta de muestra

Rendimiento de extraccin de aceite esencial

Es el valor del porcentaje que se obtiene de aceite esencial de la muestra vegetal sometida a un proceso extractivo.

% de aceite esencial(v.w

-1),

(w.w-1

)

Registro de extraccin de aceite esencial.

Caractersticas fsico qumicas.

Perfil de compuestos fitobioactivos y concentracin.

Es la composicin de compuestos qumicos fitobioactivos presentes en el aceite esencial y que son analizados instrumentalmente.

Numero de compuestos qumicos presentes. % de concentracin.

Registro de reporte de anlisis instrumental por cromatografa de gases.

Capitulo III: Metodologa de la Investigacin

3.1. Tipo de investigacin

Exploratorio - Bsico

3.2. Nivel de investigacin

Descriptivo

3.3. Mtodo de Investigacin

Mtodo cientfico analtico-deductivo

3.4. Diseo de Investigacin

La investigacin es de naturaleza descriptiva realizndose lo siguiente: a)

Exploracin de especies de Satureja b) Extraccin y determinacin del porcentaje

de rendimiento de extraccin. y c) Identificacin y cuantificacin de compuestos

qumicos presentes en sus aceites esenciales.

Producto de lainvestigacion: Mapeo georreferenciado de puntos biorecurso especie

satureja, Rendimiento de extraccin, caractersticas fsico qumicas, y composicin

de fitobioactivos en aceite esencial, que ayudara a entender condiciones para la

expresin de algunos metabolitos.

3.5. Poblacin, Muestra, Muestreo

3.5.1. Poblacin

Especies vegetales de Satureja del mbito de la Regin Junn

3.5.2. Muestra

aceites esencial de las muestras recolectadas.

3.5.3. Muestreo

Se realizaran viajes de exploracin y de campo para la localizacin de las

especies a estudiar. Se considerara un muestreo de nueve procedencias, con

3 colectas a partir del segundo trimestre de iniciado el proyecto.

Al muestreo se le asignara un cdigo de 3 dgitos letras (correspondiente a la

localidad) y 4 dgitos numricos correspondiente a la fecha (dia/mes), seguido

de un guion y 2 dgitos numricos (nmero de colecta), anotndose tambin la

lectura del GPS para referenciar el lugar.

Se colectaran ejemplares de cada poblacin para herborizar, depositndose

las muestras en la unidad de herbario.

Se colectara de 15-20kg de partes areas de cada planta, luego sern

transportadas, se extraer el aceite y se realizaran los anlisis de laboratorio

correspondiente

3.6. Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos

Tabla 7 Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos

Datos Tcnica Instrumento

Ubicacin Geogrfica Instrumental de ubicacin satelital.

GPS

Rendimiento de Extraccin Calculo rendimiento de extraccin g a.e/g muestra

Separador de flujo continuo de a.e.

Caracteristicas fsico qumicas: - Densidad relativa - ndice de Refraccin

Uso de picnmetro Instrumental

Picnometro Refractometro ABBE

Compuestos qumicos (perfil de fitocomponentes y concentracin)

Anlisis instrumental de avanzada

Cromatografa de Gases acoplado a un Espectrometro de masa

3.7. Procedimientos de Recoleccin de datos

3.7.1. Georeferencia

Se realizara mediante instrumento de ubicacin satelital GPS, reportndose los

datos de altitud, latitud y longitud, de los puntos de colecta de muestra para sus

posteriores anlisis.

3.7.2. Clasificacin Taxonmica

Se realizara la colecta de muestra vegetal, preparando un herbario, para su

estudio y clasificacin taxonmica, y reporte del mismo en un mapa geogrfico de

la provincia de Acobamba.

3.7.3. Rendimiento de extraccin de aceites esenciales

Se realizara colecta de muestra vegetal de 10 20 kg de muestra en fresco en

estado vegetativo en floracin, los mismos que tendr un tratamiento de

deshidratacin previa a temperatura menor de 30C por aire asistido, en ambiente

oscuro, se reportara el % de rendimiento de extraccin de la relacin de aceite

obtenido y muestra de materia vegetal de la especie de Laminaceae extrado por

fluido de arrastre hidrotrmico. El aceite esencial obtenido ser secado con sulfato

de sodio anhidro y guardado en un frasco color mbar, y conservado en

refrigeradora para sus posteriores anlisis.

3.7.4. Caractersticas fsico qumicas

El aceite esencial ser sometido a los siguientes anlisis de caracterizacin fsico-

qumica cumpliendo los requisitos contemplados en las Normas Tcnicas

Peruanas (NTP): Densidad Relativa, ndice de refraccin, ndice de acides, ndice

de Ester.

3.7.5. Perfil de compuestos bioactivos

El aceite esencial ser sometido a tratamientos preliminares de acuerdo a protocolo

de estandarizacin del equipo Cromatografo de Gases acoplada a un detector de

Espectrofotometra de Masas con una librera de estndares de compuestos

fitobioactivos encontrados en aceites esenciales. El equipo cuenta con un software

de procesamiento de datos generando un reporte de la cantidad de compuestos

hallados y la concentracin de los mismos, los cuales son interpretados por el

tiempo de retencin y rea de pico.

3.8. Tcnicas de procesamiento y anlisis de datos

Se reportaran los resultados correspondientes al rendimiento de produccin de

aceite esencial, caractersticas fsico qumicas y su composicin de aceites

esenciales mediante software estadstico realizndose anlisis no paramtrico, ,

comparacin de tendencias.

Se compararan las diferencias entre compuestos qumicos fitobioactivos,

concentracin y composicin de aceites esenciales (perfil cromatografico),

caractersticas fsico-quimica correspondiente a cada unidad de muestra.

Para la evaluacin de las diferencias significativas entre los rendimientos de

extraccin y caractersticas fsico-qumicas se realizara un anlisis de varianza de

una va.A partir de los reportes del perfil GC-MS de los aceites esenciales se

realizara un anlisis de conglomerados de las muestras en relacin a su procedencia

georeferenciada, para evaluar similitudes y determinacin de quimiotipos entre las

especies materia de estudio, desarrollndose un dendograma.

3.9. mbito de estudio

El mbito de estudio ser la regin Junin Republica de Per.

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