APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA CALENDULA … · Para este trabajo, el procedimiento inicia con la maceración de las hojas y las flores de la caléndula para la obtención de

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

i

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

ii

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.

iii

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

iv

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. 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

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.................................................................................. 35

8.1. FASE 1.OBTENCIÓN DEL BAGAZO FINO A PARTIR DE LAS HOJAS Y


8.2. FASE2.EXTRACIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y LAS


8.3. FASE3.OBTENCIÓN DEL GEL DESINFLAMATORIO A PARTIR DEL

EXTRACTO ACUOSO Y UTILIZANDO COMO BASE LA CELULOSA .......... 36

v

8.3.1. Cálculo de la Desviación Relativa promedio para la viscosidad del gel

obtenido ........................................................................................... 39

8.4. 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

9. ARTICULACIÓN DEL PROYECTO A LA ESTRUCTURA CURRICULAR

DE LOS PROGRAMAS ACADÉMICOS .................................................................... 47

10. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 48

RECOMENDACIONES .................................................................................................... 49

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 50

ANEXOS ......................................................................................................................... 54

vi

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 ADICIONADAS. ........... 46

vii

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

viii

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

ix

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.

x

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.

1

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.

2

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.

3

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.

4

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.

5

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?

6

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

7

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 Plantae

Filo Magnoliophyta

Clase Magnoliopsida

Orden Asterales

Familia Asteraceae

Subfamilia Asteroideae

Genero Caléndula

Especie 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

8

- 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

9

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.

10

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

11

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)

12

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

13

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=S1028-47962001000100006&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)

14

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-conteniendo-ester-metilico.2.png

15

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)

16

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:

17

- 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)

18

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.

19

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-D-glucosa, 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.

20

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.

21

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)

22

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

23

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)

24

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 sub-productos) 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.

25

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.

26

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.


- 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).

27

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.

28

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.

29

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)

30

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


7.2 FASE2. EXTRACCIÓN DE TRITERPENOS A PARTIR DE LAS HOJAS Y

FLORES DE LA CALÉNDULA

31

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


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.

32

Figura 8 Extracción de los triterpenos

a partir de las hojas y las flores de la caléndula (calendula officinalis)


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

33

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.


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.

34

Foto 7

Espectrofotómetro Genesys 10 UV


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 = ε b c 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

35

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


36

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.


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.

37

Foto 8 PH observados en el procedimiento


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.

38

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

#Muestra Cantidad de

agua (ml) Cantidad de celulosa (g)

Cantidad de trietanol amina

(gotas)

Observaciones

1 50 1.5 13 gotas Aguado

2 50 2.0 6 gotas Con consistencia blanda

3 50 2.5 5 gotas Con consistencia dura

4 50 3.0 5 gotas Duro


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

39

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 ∞


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)= -0.095 Para la muestra 2: (11.085-11.15)= -0.065 Para la muestra 3: (11.085-10.82)= 0.265 Para la muestra 4: (11.085-11.19)= -0.105

40

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

41

340 0,179

350 0,157

360 0,135

370 0,121

380 0,103

390 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 x b x C 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

42

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:

43

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

Peso inicial

(g)

Peso (g) a las 4hr 105°C

Peso (g) a las 5hr a

105°C % H₂O

Muestra 1 4.029 0.443 0.428 89.3

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


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

4 200 1000 7.02


8.4.2 Cálculo de la Desviación Relativa para el % de concentración de

44

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

45

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.

46

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 Precio

Tarros 120ml tapa blanca 1 $ 300

Glicerina 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


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 Cantidad Precio

Tarros 120ml tapa blanca 1 unidad $ 300

Glicerina 3ml $ 3

Metil Parabeno Sódico 0.1gr $ 6

Esencia de limón 12.5ml $ 1.250

Mentol 5gr $ 1.333

Arkopal 25ml $ 750

Trietanol Amina 0.5ml $ 10

Celulosa 4.3gr $ 172

Costo de producción de 20gr de caléndula

20gr $ 197

TOTAL COSTO DE 1 TARRO $ 4.021


47

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.

48

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.

49

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.

50

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.

51

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.320- 338.

18. MENDEZ M., José Silvestre. Fundamentos de Economía. México: McGraw-

Hill, 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.

52

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=S0034-

75151999000300007&script=sci_arttext

38. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1028-47962001000100006&lng=en&nrm=iso&ignore=.html

39. http://www.corquiven.com.ve/esp/MSDS%5CMSDS-

METIL_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-la-

piel-y-los-geles-dermatologicos/

http://es.wikipedia.org/wiki/Fitoterapia

http://www.acupunturadrgamez.es/centro_de_estudios.htm

http://www.biovirtual.unal.edu.co/ICN/

http://www.nature.com/nri/journal/v8/n5/fig_tab/nri2294_F3.html

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0367326X11000396

http://www.sciencedirect.com/science/journal/0367326X

http://www.macroestetica.com/articulos/dermatologia-la-cicatrizacion-de-la-piel-y-los-geles-dermatologicos/

http://www.macroestetica.com/articulos/dermatologia-la-cicatrizacion-de-la-piel-y-los-geles-dermatologicos/

53

43. http://patentados.com/img/2010/03-descripcion/preparaciones-cosmeticas-o-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?remedio=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.

http://patentados.com/img/2010/03-descripcion/preparaciones-cosmeticas-o-dermatologicas-conteniendo-ester-metilico.2.png

http://patentados.com/img/2010/03-descripcion/preparaciones-cosmeticas-o-dermatologicas-conteniendo-ester-metilico.2.png

http://es.wikipedia.org/wiki/National_Institutes_of_Health

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/druginfo/natural/patient-calendula.html

http://www.pfaf.org/database/plants.php?Calendula+officinalis

http://www.fitoterapia.net/vademecum/vademecum_plantas_ficha.php?remedio=41

http://www.fitoterapia.net/vademecum/vademecum_plantas_ficha.php?remedio=41

http://www.portalfarma.com/pfarma/taxonomia/general/gp000011.nsf/0/bf0ed8889267bf7fc1256b670057fb4f/$file/CALENDULA.htm

http://www.portalfarma.com/pfarma/taxonomia/general/gp000011.nsf/0/bf0ed8889267bf7fc1256b670057fb4f/$file/CALENDULA.htm

http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/Geles_5454.pdf

http://medestetica.macroestetica.com/?p=779

http://es.wikipedia.org/wiki/Reología

54

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.

55

Comparación de los índices de refracción para los extractos

con vaselina y agua; y sus blancos respectivamente


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


56

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

57


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

GEL

OBTENIDO GEL DEL

MERCADO

TEXTURA SUAVE BLANDA

COLOR VERDE

OSCURO VERDE LIMON

OLOR AGRADABLE NEUTRO

VISCOSIDAD MENOR MAYOR

MEDIO PARA HACER EL GEL

CELULOSA CMC


58

ANEXO D FOTOS

OBTENCIÓN DEL BAGAZO


PROCESO DE FILTRACIÓN – OBTENCIÓN DEL EXTRACTO


59

OBSERVACIÓN AL MICROSCOPIO DE LA ESTRUCTURA DE LOS GELES


Documents

APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA CALENDULA … · Para este trabajo, el procedimiento inicia con la maceración de las hojas y las flores de la caléndula para la obtención de