Elaboracin de Crema Repelente a partir del Aceite

Esencial de la especie Citrus Reticulata (Mandarina).

Ileana Araque1 Johanna Castillo1 Cristina Fierro1 Alejandro Ordoez1 Daniela Valarezo1 1Escuela de Ingeniera Qumica, Universidad Tcnica Particular de Loja, Loja, Ecuador

RESUMEN Los aceites esenciales, son productos qumicos que forman las esencias odorferas de un gran nmero de

vegetales, tambin son voltiles, arrastrables por vapor y a ello se debe su aroma. En el presente informe

se expone la metodologa empleada por los autores para la extraccin de aceite esencial de la especie Citrus

reticulata (Mandarina) mediante el mtodo de destilacin por arrastre a vapor, seguido por la formulacin

y elaboracin de una crema repelente con dicho aceite cuyo compuesto principal es el Limoneno. Existen

repelentes de insectos hechos por el hombre y aceites esenciales extrados por plantas; los repelentes de

insectos han sido definidos como compuestos qumicos que producen en el insecto movimientos

orientados que lo alejan de la fuente emisora. El proceso inici al recolectar mandarinas, seguido por la

destilacin de la fruta entera, de esta forma se obtuvo el aceite esencial que mediante Cromatografa de

Gases acoplado a Espectroscopia de masas (CG-MS) se identific su composicin, adems se determinaron

las caractersticas fsicas y qumicas del aceite de mandarina para finalmente elaborar la crema repelente.

Palabras claves: Aceite esencial, Mandarina, Citrus reticulata, Limoneno, crema repelente.

ABSTRACT Essential oils, forming chemicals are odoriferous essences many vegetables, are also volatile, and it

draggable steam must aroma. This report presents the methodology used by the authors for the extraction

of essential oil from the species Citrus reticulata (Tangerine) by the method Distillation steam, followed by

the formulation and development of a repellent cream with said oil which compound limonene is the

principal. There are insect repellents manmade and essential oils extracted from plants; insect repellents

have been defined as chemicals that occur in the insect movements aimed it away from the source. The

process began by collecting tangerines, followed by the distillation of the whole fruit, in this way the

essential oil by chromatography coupled to mass spectroscopy (GC-MS) was identified gas composition was

obtained, the physical characteristics also were determined and chemical tangerine oil to finally draw

repellent cream.

Keywords: Essential Oil, Tangerine, Citrus reticulata, Limonene, repellent cream.

1 INTRODUCCIN

Se les da el nombre de aceites esenciales a los voltiles o aceites etreos, mezclas complejas de

sustancias, de variadas funciones qumicas [1]. La fabricacin de aceites esenciales constituye un sector

industrial de gran importancia. Su desarrollo se ha basado en el conocimiento de su composicin, con el

aislamiento y la determinacin de la estructura y de las propiedades de sus componentes. Muchos aceites

esenciales se usan en las industrias de perfumera y de aromas para alimentos y algunos componentes

aislados, o sus derivados, han encontrado aplicacin a medicamentos, atrayentes o repelentes de insectos,

productos intermediarios de sntesis, etc. [2]

En los ctricos como la mandarina, el limn y la naranja los aceites se obtienen mediante la simple

presin del fruto hasta obtener su parte liquida. En estos casos la esencia del fruto se encuentra en la parte

ms externa de la piel, donde se halla su color ms vivo [3].

El aceite esencial de mandarina (Citrus reticulata) contiene metilantranilato que es la sustancia a la

que se debe la coloracin fluorescente y en gran medida su aroma. Tambin contiene limoneno, geraniol

y aldehdos terpenicos que son los componentes principales del aceite esencial. Es utilizado en la industria

de la alimentacin y en la elaboracin de perfumes [4].

Los aceites esenciales son bien conocidos por sus propiedades repelentes de insectos. Los repelentes

de insectos son sustancias que por su olor o naturaleza ofrecen proteccin contra las picaduras de insectos,

no matan al insecto pero lo mantienen alejado de la zona se han aplicado el repelente en cuestin. [5] [6]

El componente principal del aceite de mandarina es el limoneno, terpeno monocclico muy abundante

en la naturaleza y con un olor caracterstico a los ctricos de plantas aromticas. Es el mayor constituyente

de los aceites esenciales, ha sido utilizado en diversos procesos industriales, qumicos, farmacuticos,

materia prima para la fabricacin de compuestos qumicos como los repelentes de insectos, pesticidas,

entre otros. [7]

El propsito de la presente prctica es aplicar los conocimientos logrados tericamente en mtodos

prcticos dentro del laboratorio del Instituto de Qumica Aplicada e Ingeniera de Procesos de la

Universidad Tcnica Particular de Loja. Se pretende obtener aceite esencial a partir del fruto de mandarina

empleando el mtodo por destilacin arrastre a vapor, adems determinar el rendimiento, identificar los

componentes principales del aceite esencial de mandarina mediante Cromatografa de Gases acoplada a

Espectrometra de Masas y finalmente elaborar un repelente en crema a partir del aceite esencial de

mandarina.

2 ESQUEMA

OBTENCIN DE ACEITE ESENCIAL

Figura 1. Esquema general de obtencin de aceite esencial.

ELABORACIN DE CREMA REPELENTE

Figura 2. Esquema general elaboracin de crema repelente

Recoleccin de la fruta

Limpieza de la fruta

Estado de la planta (Fresca)

Triturar en pedazos

Peso de la muestra

Preparacin del material

Calentar a fuego alto hasta inicio de condensacin

Cuantificacin de producto

Tiempo de destilacin: 2:30 h

Determinacin de volumen

final de aceite esencial y

3 METODOLOGA

El presente proyecto se efectu en dos partes, la primera que se refiri a la extraccin del aceite

esencial de la especie Citrus reticulata (mandarina) se realiz en los Laboratorios de Ingeniera de Procesos

de la Universidad Tcnica Particular de Loja, Loja, Ecuador.

Para la obtencin del aceite esencial se realiz un proceso mediante diversos mtodos o etapas para

la recoleccin, tratamiento, destilacin y determinacin de compuestos mediante la tcnica de destilacin

por arrastre de vapor.

1. RECOLECCIN DE LA MUESTRA

Como primer paso se realiz la recoleccin de la materia vegetal en la ciudad de Loja en el barrio Las

Pitas, en el Mercado Mayorista S 03 59 W 0.79, seguidamente se traslad la especie vegetal al laboratorio

de ingeniera de procesos para su identificacin taxonmica, tratamiento pos cosecha y posteriormente

destilacin. La identificacin taxonmica se llev a cabo mediante bibliografa debido que existen

diferentes especies de mandarinas, la especie fue identificada como: Citrus reshni.

2. OBTENCIN DE ACEITE ESENCIAL

Preparacin de la muestra

En el tratamiento pos-cosecha se troceo en pedazos la fruta para la obtencin del aceite, en

aproximadamente una cantidad de 7,5kg.

Extraccin de aceite esencial

Seguidamente se realiz la destilacin de la especie vegetal en fresco. La extraccin del aceite esencial

se llev acabo en un equipo de destilacin tipo Clevenger, por arrastre de vapor.

El proceso en el destilador se realiz colocando la materia vegetal en la parte interna del mismo, en

este se encuentra una malla perforada bajo la cual se coloca agua, de manera que al momento de ebullir

el vapor circula a travs del material vegetal y arrastra consigo los componentes voltiles que tiene el aceite

esencial. El vapor pasa por un condensador, en este la emulsin resultante de agua y aceite se condensa y

pasa por un florentino, en el que por diferencia de densidades se separan los componentes de la solucin

y se procede a recolectar el aceite esencial. En cada recoleccin se midi el volumen recuperado y crear la

curva de destilacin.

Identificacin de compuestos

Obtenido el aceite esencial de la muestra vegetal se identificaron los compuestos que posee el aceite

esencial de mandarina, para lo cual este fue sometido a un anlisis de cromatografa de gases/masas (GC-

MS).

3. ELABORACIN DE CREMA REPELENTE

Para la elaboracin de la crema con accin repelente a base del aceite esencial de mandarina, se aplic

el proceso normalizado para la elaboracin de emulsiones [8], el que se indica a continuacin:

Fase Oleosa: Para elaborar esta fase, se colocaron los componentes de la fase lipoflica (Tabla 1) en un vaso

de precipitacin de 1000ml, siguiendo un orden especfico, esto con la finalidad de que se unan los

excipientes, luego se llev a bao mara a una temperatura de 700C.

Fase Acuosa: Se incorporaron los componentes de la fase hidroflica, bajo agitacin moderada para

asegurar su homogeneidad y se llev a bao mara a una temperatura de 700C.

Mezcla de las Fases: En el momento en que la fase oleosa estaba fundida totalmente, y los componentes

de la fase acuosa estuvieron disueltos, se realiz la combinacin de las mismas (a la misma temperatura),

esto lo realizamos de manera lenta y con agitacin por 10 minutos hasta lograr una temperatura de 400C,

en este punto tom consistencia la emulsin, seguidamente colocamos el aceite esencial y la glicerina.

Emulsificacin: La emulsin dbil fue expuesta a un colapso trmico (4C), con la finalidad de obtener una

rpida y buena consistencia, con esto se previno la formacin de burbujas de aire, en funcin de lograr una

buena estabilidad en la crema.

Control de pH: Durante la mezcla de las fases se control el pH de la solucin para verificar que se encuentre

dentro del rango permitido, as mismo se midi el pH al producto terminado con la finalidad de que sea el

adecuado para la piel, ya que si el producto final no tiene el pH correcto, puede causar afecciones.

Envasado: Se envas la crema repelente en recipientes de plstico con capacidad de 5gr, para as mantener

la crema en buen estado y no pierdan sus propiedades.

Fases Componentes

Lipoflicos

Fase A

Alcohol cetlico

Petrolatum

Acido esterico

Aloe Barbadensis

LAS

Hidroflicos

Fase B

Propilparabeno

Metilparabeno

Propilenglicol

Trietanolamina

Agua

Fase C Aceite esencial

Glicerina

Tabla 1. Componentes de la crema repelente

4 RESULTADOS

EXTRACCIN DEL ACEITE ESENCIAL

Mediante el proceso de destilacin por arrastre a vapor aplicado durante 2 horas y 30 minutos se

recolect un total de 4,5 ml de aceite esencial con un rendimiento del 0,05%, el mismo que se detalla en

los anexos al presente trabajo.

La curva de flujo de obtencin de aceite esencial de Citrus reticulata en el proceso se muestra en la

Figura 3:

Figura 3. Grfica del flujo de aceite en el proceso de destilacin

Como se puede observar en la grfica el punto ms alto de la obtencin del aceite esencial se encontr

a los 30 minutos del inicio del proceso con un total de 2,5 ml del aceite de inters, luego de este punto se

observa un decrecimiento en la extraccin del mismo.

Obtenido el aceite, se realiz un proceso de purificacin mediante decantacin, con objeto de eliminar

cualquier residuo de agua que podra existir en el mismo.

PROPIEDADES FSICAS DEL ACEITE ESENCIAL

El aceite esencial de Citrus reticulata se present de color amarillo-plido, de contextura viscosa y un

olor ctrico-dulce, caractersticas propias de la mandarina segn [9].

COMPOSICIN DEL ACEITE ESENCIAL

La composicin del aceite esencial de Citrus reticulata, se identific mediante GC-MS, el equipo

utilizado fue un Cromatgrafo de Gases Agilent serie 6890N, acoplado a un espectrmetro de masas Agilent

serie 5973 Inert, cuenta con un inyector automtico y un detector de ionizacin de llama. La columna

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 40 60 80 100 120 140 160

ml d

e ac

eite

ese

nci

al

tiempo de destilacin (min)

T (MIN) ACEITE (ML)

0 0

30 2,5

60 1

90 0,5

120 0,3

150 0,2

capilar en la cual se corre la muestra es DB-5MS de 30 m de longitud, dimetro interno de 250 m, y pelcula

0,25m. Adems se emple el mtodo 6890 GC.

El cromatograma obtenido se ilustra en la Figura 4, la composicin est detallada en la Tabla 2 y el

espectro de masas en el Anexo 3.

Figura 4. Cromatograma de aceite esencial de Citrus reticulata

Tiempo de Retencin

(min) Compuesto Probabilidad % Abundancia %

6,08 2-Norpinene, 3,6,6-trimethyl 96% 0,44

8,25 beta-Myrcene 91% 1,4

9,92 Limonene 98% 97,18

29,40 Germacrene-D 97% 0,98

Tabla 2. Resultados del anlisis cromatogrfico.

De acuerdo al anlisis cuantitativo en el aceite esencial el componente predominante fue el

monoterpeno limoneno con abundancia de 91,96% y una probabilidad de 98% [10]. El limoneno ha sido

aprobado por el U.S. Environmental Protection Agency (EPA) para ser usado como pesticida natural y

repelente de insectos sin embargo en investigaciones realizadas se demostr que el limoneno tiene una

repelencia significante a altos niveles pero por si slo no es equivalente al estndar sinttico de

comparacin (piretrinas) [11].

ELABORACIN DE CREMA REPELENTE

Para la elaboracin de la crema repelente se consider la formulacin detallada en la Tabla 3,

considerando que el principio activo es el Limoneno, compuesto mayoritario del aceite esencial del Citrus

reticulata (Mandarina), adems para garantizar el buen estado y el desempeo del producto elaborado,

en la Tabla 4 se exhiben las propiedades fsicas que la crema repelente final present y en el Anexo 4 se

detalla el bioensayo realizado, mediante el cual se observ el comportamiento de mosquitos o zancudos

frente al repelente verificndose la accin de repelencia que efecta la crema de 3% de aceite esencial en

su composicin.

Fases Componentes Funcin Peso (%) Peso (50%)

Lipoflicos

Alcohol cetlico Agente reolgico 8 4

Petrolatum Emoliente 7,5 3,75

Acido esterico Agente viscosante 2 1

Aloe Barbadensis Vitamina E - Antioxidante 0,2 0,1

LAS Emulsificante 3,3 1,65

Hidroflicos

Propilparabeno Conservantes 0,04 0,02

Metilparabeno Conservantes 0,18 0,09

Propilenglicol Cosolvente, Humectante 11 5,5

Trietanolamina Emulsificante 0,7 0,35

Agua Vehculo Primario c.s.p.*100 c.s.p.*100

Aceite esencial Principio activo 3 1,5

Glicerina Disolvente 3 1,5

Tabla 3. Formulacin de crema repelente.

Propiedades Fsicas Descripcin

Color Blanco

Olor Mandarina dulce

Aspecto Homogneo

Textura Suave, cremosa

Extensibilidad Buena

*Cantidad suficiente para

pH 6, Ligeramente cido

Tabla 4. Propiedades fsicas de la crema repelente.

5 CONCLUSIONES

La obtencin del aceite esencial de Citrus reticulata, se realiz a partir de la fruta Mandarina tomando

como base la aplicacin de diferentes metodologas, entre las que constan: fragmentacin, destilacin y

extraccin lquido-lquido, identificacin, entre otras. El tiempo de destilacin fue de 2:30 horas, pues en

la ltima hora el volumen de aceite recolectado fue menor a 5ml, por esta razn se detuvo el proceso y as

evitamos prdidas o gastos adicionales.

El aceite esencial obtenido se present de color amarillo plido, aspecto viscoso y olor ctrico-dulce.

Se comprob el xito de extraccin del aceite esencial de Mandarina con la identificacin de compuestos

mediante Cromatografa de Gases acoplado a Espectroscopia de masas (CG-MS), que revel la presencia

de Limoneno, compuesto principal del Citrus reticulata y principio activo aprobado para elaboracin de

repelentes.

Se recolecto 50 g de crema repelente elaborada a partir del aceite esencial de Citrus reticulata, esta

cumpli con los aspectos indicados por [6], pues present las caractersticas fsicas propias de una crema y

a travs del bioensayo de la actividad repelente se logr determinar su eficacia.

6 RECOMENDACIONES

Previo a la seleccin y recoleccin de la planta es necesario recopilar informacin, pues esto

determinar si los compuestos poseen alguna importancia de estudio y proceder con la extraccin. Se debe

considerar el perodo de destilacin para evitar prdidas econmicas y de tiempo, para lo cual se

recomienda realizar una curva destilacin (tiempo de destilacin vs volumen de aceite).

En cuanto a la crema repelente, se recomienda realizar ms pruebas de control de calidad para

verificar que cumpla con estudios y parmetros especficos. Por otro lado, se necesitara perfeccionar la

formulacin mediante ensayos de iteraciones adecuados, adems se la preparacin de la crema repelente

se la debe realizar bajo estndares estrictos de calidad, con el fin de evitar riesgos de contaminacin y con

ello prdida de efectividad.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Nikolai Sharapin, e. a. (2000). Fundamentos de Tecnologia de Productos Fitoterapeuticos.

Colombia : Convenio Andrs Bello.

[2] Yufera, E. P. (2007). Quimica Organica Basica y Aplicada de la Molecula a la Industria. Barcelona:

Reverte, S.A.

[3] Morales, A. R. (2010). Frutoterapia. Bogota : Reverte, S.A.

[4] Ryman, D. (1991). Aromatherapy. Barcelona: Kairos, S.A.

[5] Taiz, L., & Zeiger, E. (2006). Fisiologia Vegetal . Francia : Book Pint Digital, S.A.

[6] Gasion, D. F., & Rivas Fernandez, D. A. (2013). Picaduras y mordeduras de animales tratado de

Toxinologia Clinica . Barcelona : Bubok Publishing.

[7] Moyano, G. P. (8 de mayo de 2008). Biotransformacion del del limoneno por medio de la enzima

Caldariomyces fumago . Recuperado el 27 de Enero de 2015, de

http://cenivam.uis.edu.co/cenivam/infraestructura/cibimol/tesis%20cibimol/Ginna%20Arias.pdf

[8] Torres Armijos, Cynthia Katherine. (2012). Diseo y desarrollo de una crema repelente a partir del

aceite esencial de la especie Bursera graveolens (Palo santo). (Tesis de Bioqumico y Farmacia).

UTPL. Loja.

[9] Merle, H., Moron, M., Blazquez, M., Boira, H. (2004). Taxonomical contribution of essential oils in

mandarins cultivars. Biochemical Systematics and Ecology.

[10] LOTA, M., Serra, D., Tomi, F., Casanova, J. (2000). Chemical cariability of peel and leaf essential oils

of mandarins from Citrus reticulata. Balnco. Biochemical Systematics and Ecology.

[11] Limonene. R.E.D. Facts.1994. USA EPA. sitio web:

http://www.epa.gov/oppsrrd1/REDs/factsheets/3083fact.pdf

ANEXO 1

Datos del proceso extractivo

Cantidad de Material (g) 7 500

Tipo de Destilacin Arrastre a vapor

Temperatura (C) 100

Presin (mm Hg) Atmosfrica

Tiempo de destilacin 2 horas

Presin Atmosfrica (mm Hg) 722

Temperatura Entrada y salida del Refrigerante entrada: 100 0C

salida: 36 40 0C

Longitud de Refrigeracin (cm) 15

Dimetro de la malla (cm) 47

Longitud de separacin entre malla y tanque (cm) 52

Volumen de aceite extrado 4,1 ml

Rendimiento (%) 0,05%

Color del aceite amarillo plido

RENDIMIENTO

ANEXO 2

PLANTA DE PRODUCTOS NATURALES UTPL-CETTIA

rea de Tecnologa de Productos Naturales

Ficha de Control TPN-01 - Ingreso de Material Vegetal

Nombre Cientfico: Citrus reticulata

Nombre Vulgar: Mandarina

Responsable: Chabaco Valarezo, PhD. Fecha: 18 de diciembre de 2014

CARACTERISTICAS DE RECOLECCION DE LA DROGA

Lugar de recoleccin: Mercado Las Pitas Altitud: 2.225 m

Fecha de recoleccin: 18 de diciembre de 2014 Hora de recoleccin: 11h30

Condiciones de Cultivo: Invernadero ( ) Medio Ambiente ( x )

TIPO DE CULTIVO

Cultivo Herbicida Plagicida Insecticida Fertilizante

Convencional x

Orgnico

UBICACIN DEL CULTIVO

Campo Pendiente Seco Hmedo Sombra

x

PARTE DE LA DROGA QUE INGRESA

Raiz Tallo Hoja Flores Fruto Semilla Toda la planta

x

ESTADO BIOLOGICO DE LA PLANTA

Tierna Floracion Semilla Fruto Intermedio

x

ESTADO DE LA DROGA AL INGRESO

SI NO %

Humedad promedio x

Contaminacin x

Tierra 30

Microorganismos x

Otras Plantas x

Indicios de Marchitamiento x

Perdida de color x

MANEJO DE POSTCOSECHA

PARTE DE LA DROGA

Raiz Tallo Hoja Corteza Fruto Toda la planta

x

ALMACENAMIENTO

Lugar: Laboratorio de procesos Temperatura promedio: 19C

Tipo de empaque: Saquillos

A. USO POSTERIOR: Destilacin

B. OBSERVACIONES: Las frutas se encontraron en estado de maduracin e ingresaron con tierra

ANEXO 3

ESPECTRO DE MASAS, LIMONENO, ACEITE ESENCIAL DE MANDARINA (Citrus reticulata)

ANEXO 4

BIOENSAYO DE CREMA REPELENTE

El bioensayo se realiz en la ciudad de Loja, donde se efectu un control de calidad para determinar la

eficacia de la crema repelente a base de aceite esencial de Citrus reticulata (Mandarina). El limoneno, es el

componente principal del aceite esencial de la mandarina, es uno de los insecticidas y repelentes botnicos

ms efectivos. Los repelentes a base de plantas se utilizan como proteccin personal contra picaduras de

algunas especies de insectos.

La bioeficacia de la crema se determin realizando una prueba para la que necesitamos mosquitos que

fueron capturados a travs de trampas de luz. Se colocaron dos pedazos de papaya dentro de un recipiente

plstico con un dimetro de aproximadamente de 5cm y un largo de 30cm, un pedazo de papaya tena

colocado la crema repelente para realizar las pruebas, donde pudimos observar que efectivamente la

crema repelente afectaba el medio donde se encontraban los mosquitos (Figura 1), los repelentes son

eficaces solamente a distancias cortas de las superficie tratada, es decir que la crema tiene un alto efecto

repelente con respecto a la concentracin utilizada del aceite esencial, como alternativa repelente de 72 a

90% de ndice de repelencia, adems en el ensayo de toxicidad aguda drmica de la crema repelente no se

observ reacciones en la piel.

El limoneno es un repelente de insectos natural, por lo que es una buena alternativa en el tratamiento de

plagas, no solamente es inofensivo para las personas y animales, tambin es menos costoso.

Figura 1.

A) Fruta con crema repelente B) Fruta sin repelente

A

A

B

A

A

B

ANEXO 5

FOTOS DEL PROCESO DE ELABORACIN DE CREMA REPELENTE