ARTÍCULO CIENTÍFICO
Análisis químico de aceites esenciales
amazónicos de una comunidad Shuar ecuatoriana
Chemical analysis of Amazonian essential oils of an Ecuadorian Shuar community
Mayra Montalván
http://orcid.org/0000-0002-1770-7737
Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), calle M, Champagnat
s/n 1101608, Loja, Ecuador.
Omar Malagón
http://orcid.org/0000-0001-7946-7858
Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), calle M, Champagnat
s/n 1101608, Loja, Ecuador.
Nixon Cumbicus
http://orcid.org/0000-0002-4880-6607
Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), calle M, Champagnat
s/n 1101608, Loja, Ecuador.
Fani
Tanitana
http://orcid.org/0000-0003-3389-0241
Departamento de Ciencias Biológicas y Agropecuarias,
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Técnica Particular de
Loja (UTPL), calle M, Champagnat s/n 1101608, Loja, Ecuador.
Gianluca Gilardoni
ggilardoni@utpl.edu.ec
http://orcid.org/0000-0003-0915-9416
Departamento de Química, Facultad
de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL),
calle M, Champagnat s/n 1101608, Loja, Ecuador.
Análisis químico de aceites esenciales amazónicos de una comunidad Shuar ecuatoriana
La Granja. Revista de Ciencias de
la Vida, vol. 38, núm. 2, pp. 33-45, 2023
Universidad Politécnica Salesiana
2023.Universidad Politécnica
Salesiana
Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
Recibido: 30-01-2023
Aceptado: 05-10-2023
Publicado: 01-09-2023
DOI: http://doi.org/10.17163/lgr.n38.2023.03
Resumen
La
presente investigación se realizó con el propósito de determinar la composición
química de los aceites esenciales de cuatro especies amazónicas del centro
shuar Antuash en el cantón Morona, provincia de
Morona Santiago; las cuales pertenecen a las principales familias aromáticas
del Ecuador. Los aceites esenciales de Critoniopsis
pycnantha (Benth.) H.
Rob., Myrcia aliena McVaugh,
Piper macrotrichum C. DC. y Siparuna schimpffii
Diels, fueron obtenidos de las hojas secas mediante destilación analítica por arrastre
de vapor, determinándose un rendimiento por peso con respecto a las hojas secas
de 0,24%, 0,80%, 0,44% y 0,32%, respectivamente. Estos fueron analizados
cualitativamente mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de
masas (GC-MS) y cuantitativamente mediante cromatografía de gases acoplada a
detector de ionización de llama (GC-FID), con columna apolar DB-5ms. Se realizó
la identificación de los compuestos en base a los espectros de masas y los
índices de retención de Van Den Dool Kratz, y se cuantificó calculando los factores de respuesta
relativos con base a las entalpías de combustión. Así se determinó riqueza en monoterpenos para el aceite de M. aliena y P. macrotrichum y riqueza en sesquiterpenos
para el aceite de C. pycnantha y S. schimpffii. Los compuestos mayoritarios en el aceite
esencial de C. pycnantha fueron γ- muuroleno, biciclogermacreno,
(E)-cariofileno α-ylangeno
y α-humuleno; para M. aliena α-pineno
y β-pineno; para P. macrotrichum δ-3-careno,
eugenol y acetato de chavibetol;
y, para S. schimpffii espatulenol,
2-undecanona, biciclogermacreno y (E)-Isocroweacina.
Palabras clave: Critoniopsis
pycnantha, Piper macrotrichum,
Myrcia aliena, Siparuna schimpffii.
Abstract
This research was carried out with the aim of
determining the chemical composition of the essential oils of four Amazonian
species from the Antuash community, Morona canton,
province of Morona Santiago. These species belong to the main aromatic families
of Ecuador. The essential oils (EO) of Critoniopsis
pycnantha (Benth.) H. Rob., Myrcia
aliena McVaugh, Piper macrotrichum
C. DC. and Siparuna schimpffii
Diels were obtained from the dry leaves by analytical steam distillation; a
percentage yield of 0.24%, 0.80%, 0.44%, and 0.32% was achieved respectively.
EO were qualitatively analyzed by gas chromatography coupled to mass
spectrometry (GC-MS) and quantitatively analyzed by gas chromatography coupled
to flame ionization detector (GC-FID) with a DB-5ms apolar
column. The compounds were identified based on mass spectra and the Van Den
Dool and Kratz retention indices. They were quantified by calculating the
relative response factors based on the combustion enthalpies. M. aliena and P. macrotrichum
resulted rich in monoterpenes, and C. pycnantha
and S. schimpffii in sesquiterpenes. The major
compounds for the essential oils of C. pycnantha
were γ-muurolene, bicyclogermacrene,
(E)-caryophyllene α-ylangene and α-humulene;
M. aliena: α-pinene and β-pinene; P.
macrotrichum δ-3-carene, eugenol and chavibetol acetate; and S. schimpffii:
spathulenol, 2-undecanone, bicyclogermacrene
and (E)-Isocroweacin.
Keywords: Critoniopsis pycnantha, Piper macrotrichum, Myrcia aliena, Siparuna schimpffii.
Forma sugerida de citar: Montalvan,
M., Malagón, O., Cumbicus, N., Tanitana,
F. y Gilardoni, G. (2023). Análisis químico de
aceites esenciales amazónicos de una Comunidad Shuar Ecuatoriana. La Granja:
Revista de Ciencias de la Vida. Vol. 38(2):33-45. http://doi.org/10.17163/lgr.n38.2023.03.
1 Introducción
En
Ecuador existen alrededor de 295 familias de plantas con utilidad medicinal de
las cuales 60 a 80 familias son productoras de aceites esenciales, como Asteraceae, Lamiaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Rosaceae, Rutaceae, Apiaceae y Pinaceae
(Aguirre-Mendoza, Aguirre-Mendoza y Muñoz, 2017). El estudio de la fracción
aromática de las especies vegetales es uno de los enfoques de mayor
investigación en relación con la gran diversidad de especies vegetales
distribuidas en las cuatro regiones del país. Los aceites esenciales son
mezclas complejas de metabolitos secundarios principalmente monoterpenos,
diterpenos y sesquiterpenos
producidos por diferentes partes de las plantas. Son ampliamente utilizados en
la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica por presentar propiedades
antisépticas, antibacterianas, antivirales y antifúngicas (Camus y Trujillo,
2011; Ochoa-Pumaylle y col., 2012; León-Méndez,
Osorio-Fortich y Martínez-Useche, 2015; Noriega-Rivera,
2009). Por esta razón el objetivo de la presente investigación fue realizar la
identificación química cualitativa y cuantitativa de las fracciones volátiles
de cuatro especies amazónicas Critoniopsis pycnantha, Myrcia aliena, Piper macrotrichum y Siparuna
schimpffii provenientes del centro shuar Antuash, provincia de Morona Santiago, de las cuales existe
escasa información. El análisis químico se realizó mediante cromatografía de
gases acoplada a espectrometría de masas y a detector de ionización de llama.
Critoniopsis
pycnantha es un arbusto o árbol
nativo que crece a una altura entre 1500 a 3000 m.s.n.m. (Missouri Botanical Garden, 2022) y presenta utilidad apícola (Torre
y col., 2008). Myrcia aliena es un
árbol nativo de la región andina y amazónica que crece a una altura entre 500 a
2500 m.s.n.m. (Missouri Botanical Garden, 2022),
conocida localmente como “awapit”, su tallo es
maderable y su fruto sirve de alimento a los animales (Torre y col., 2008). Piper
macrotrichum es un subarbusto o arbusto nativo
encontrado en las provincias de Morona Santiago, Napo, Pastaza a una altura
entre 0 a 1000 m.s.n.m. (Missouri Botanical Garden,
2022). Siparuna schimpffii
es un arbusto o árbol nativo que se encuentra a una altura entre 0 a 1500
m.s.n.m. en las provincias de Tungurahua, Napo, Pastaza, Morona Santiago y Zamora
Chinchipe (Missouri Botanical Garden, 2022), conocido
como “chiri wayusa, mal aire panka,
ardillón”. Esta especie tiene algunos usos medicinales,
empleándose sus hojas en infusión para combatir el cansancio y la corteza para
aliviar el dolor general del cuerpo producido por la fiebre. También se usa
para limpiar el “mal aire” y su tallo se utiliza como poste para la
construcción (Torre y col., 2008). Además, las especies del género Siparuna son utilizadas en la medicina tradicional para el
alivio del dolor, inflamación, fiebre e infecciones (Ferreira-Silva, Oliveira y
Oliveira, 2021).
2 Materiales
y Métodos
2.1
Datos
generales
El
análisis de los aceites esenciales se realizó en un cromatógrafo de gases Thermo Scientific (Wal-than, MA, USA) Trace 1300 acoplado a un espectrómetro de
masas simple cuadrupolo ISQ 7000 (GC-MS siglas en inglés) y a un detector de
ionización de llama tradicional (GC-FID siglas en inglés). Se usó una columna
apolar DB-5MS con fase estacionaria 5%-fenil-metilpolisiloxano,
de 30 m de longitud, 0,25 mm de diámetro interno y 0,25 μm
de espesor.
Los
solventes y estándares usados fueron de grado analítico con una pureza mayor a
99% y adquiridos en Sigma Aldrich (San Luis, Misuri E.E.U.U). En el caso del caproato de isopropilo fue sintetizado en los laboratorios
de la Universidad Técnica Particular de Loja con una pureza de 98,8%,
determinada mediante GC-FID.
2.2
Recolección
de especies
Las
cuatro especies amazónicas Critoniopsis pycnantha, Myrcia aliena, Piper macrotrichum y Siparuna schimpffii fueron recolectadas en el centro shuar Antuash-Morona Santiago, con las siguientes coordenadas 02°39’41.74”
S 77°42’44.95” O, 02°39’44.74” S 77°42’55.81” O, 02°39’49.87” S 77°43’21.25” O
y 02°39’44.52” S 77°43’28.86” O, respectivamente. Las cuatro especies se
encontraron en estado de floración y se recolectaron en período de lluvias. El
estudio se realizó de acuerdo con el permiso de investigación MAAE-ARSFC-2021-1233,
bajo el consentimiento libre, previo e informado, de acceso al conocimiento tradicional,
asociado a la biodiversidad (Recursos biológicos y genéticos), y sus alcances, firmado
de manera libre y voluntaria entre la UTPL, ProAmazonía
y la comunidad de Antuash con el amparo legal del
Protocolo de Nagoya y la ley ecuatoriana. Este se suscribió en el Centro Shuar Antuash el 22 de abril de 2022. Las especies fueron
ingresadas en el herbario de la Universidad Técnica Particular de Loja (HUTPL),
con los siguientes códigos de Váucher 14684 (C. pycnantha),
14685 (M.aliena), 14691 (P. macrotrichum) y 14692 (S. schimpffii).
2.3
Obtención
y rendimiento de los aceites esenciales
Los
aceites esenciales (AE) de las especies antes mencionadas fueron obtenidos de
las hojas secas mediante destilación analítica por arrastre de vapor, proceso
que tuvo una duración de tres horas. Las hojas fueron secadas a una temperatura
de 35°C durante 48 horas. El aceite esencial se recolectó sobre dos mililitros
de ciclohexano, el cual a su vez contenía nonano como estándar interno y que se
colocó previo a comenzar la destilación. Luego se recuperó y almacenó en viales
ámbar en refrigeración a -4 °C. Los rendimientos fueron calculados con la cantidad
en volumen de AE destilado en solución de ciclohexano y nonano con respecto al
peso de las hojas secas de Critoniopsis pycnantha (61,8 g), Myrcia
aliena (81,5 g), Piper macrotrichum (40,6
g) y Siparuna schimpffii
(95,5 g).
2.4
Preparación
de muestras de aceite esencial
Los cuatro aceites
esenciales obtenidos se diluyeron para su inyección en el cromatógrafo de
gases. Para las especies M. aliena y C. pycnantha
se realizó una dilución 1 en 1000 con ciclohexano y para P. macrotrichum y S. schimpffii
una dilución 1 en 500 con ciclohexano.
2.5
Análisis
cualitativo
2.5.1
Método
cromatográfico
El método empleado
para las inyecciones de los AE en el GC-MS consistió en temperatura del inyector:
200 ºC; modo de inyección: split,
con relación de split 10, volumen de inyección: 2
μl para C. pycnantha, P. macrotrichum y S. schimpffii
y 1 μL para M. aliena; columna DB-5ms con un
flujo de He de 1 mL/min; programa térmico:
temperatura del horno 50 °C durante 10 minutos, con una rampa de temperatura de
3 °C/min hasta 250 °C durante 5 minutos. Tiempo total de corrida: 81,66 minutos.
Se usó una temperatura de la línea de transferencia del espectrómetro de masas
de 200 °C y de la fuente de iones de 230 °C, un rango de masas de 40-400 m/z y
dos minutos de espera para el encendido del detector.
2.5.2
Identificación
de los compuestos
Con
las muestras de aceite esencial y con el mismo método cromatográfico descrito
para espectrometría de masas, se inyectó una mezcla de hidrocarburos de la
serie C9 a C22 para obtener las ecuaciones que nos permitieron a su vez
determinar los índices de Van Den Dool y Kratz de cada compuesto (Van Den Dool
y Dec Kratz, 1963). La
identificación se realizó en base al espectro de masas y una diferencia no
mayor a veinte unidades entre los índices calculados y los índices de retención
descritos en Adams (2017).
2.6
Análisis
cuantitativo
2.6.1
Método
cromatográfico
Las
inyecciones en GC-FID se realizaron con las siguientes condiciones: temperatura
del inyector de 230 °C, modo de inyección split, con
radio de split 10 para P. macrotrichum
y 40 para C. pycnantha, S. schimpffii
y M. aliena, siendo el volumen de inyección 1 μL;
columna DB-5ms con flujo de 1 mL/min; programa
térmico: temperatura del horno 50 °C durante 10 minutos y rampa de temperatura de
2 °C/min hasta 170 °C y 10 °C/min hasta 230 °C durante 10 minutos. El tiempo
total de corrida fue de 83 minutos. La temperatura del detector fue de 230 °C.
2.6.2
Cuantificación
La
cuantificación de los compuestos se realizó con el detector FID, conforme al
método propuesto por Tissot y col. (2012). Para ello
se calculó el factor de respuesta relativo (FRR) de cada compuesto respecto al caproato de isopropilo que se empleó como estándar de
cuantificación. Los FRR se basaron en las entalpías de combustión y se
determinaron con la fórmula descrita por Tissot y
col. (2012). Se usó el nonano como estándar interno y el caproato
de isopropilo como estándar de calibración. Se realizó la inyección de cuatro
repeticiones por muestra de AE y de seis estándares con las mismas condiciones
cromatográficas. Estos estándares se prepararon pesando cantidades constantes
de nonano (7,13 mg) y cantidades crecientes de caproato
de isopropilo (0,6; 1,4; 4,2; 8,3; 16,4 y 33,6 mg) aforando con ciclohexano. La
curva presentó un R2 de 0,9998 y la ecuación obtenida nos permitió
obtener los miligramos de cada compuesto. Se consideró un límite de detección
de 0,1%, calculando los porcentajes de cada componente en relación a la masa
total de AE. Se calculó la media y desviación estándar para cada compuesto.
3 Resultados
y discusión
3.1
Critoniopsis pycnantha
En
el aceite esencial de C. pycnantha se
identificaron 63 compuestos, siendo los compuestos mayoritarios γ-muuroleno en un 34,45%, biciclogermacreno
en un 12,04%, (E)-cariofileno en un 11,05%, α-ylangeno en 5,37% y α-humuleno
en 4,68%. Estos compuestos se muestran en el cromatograma de la Figura 1 y se
detallan en la Tabla 1.
Figura 1. Cromatograma de
aceite esencial de C. pycnantha en columna
DB-5ms.
3.2
Piper
macrotrichum
En
el aceite esencial de P. macrotrichum se
determinaron 66 compuestos correspondientes al 98,71%. Se encontró como
compuestos mayoritarios al δ-3-careno (58,21%), eugenol
(9,75%) y acetato de chavibetol (7,81%),
evidenciándose mayor cantidad de hidrocarburos monoterpenos
en un 73,92% del total. Los compuestos identificados se describen en la Tabla 1
y se pueden observar en el cromatograma de la Figura 2.
3.3
Myrcia aliena
En
el aceite esencial de M. aliena se identificó un total de 43 compuestos,
lo cual representa el 98,92%, siendo los compuestos mayoritarios dos monoterpenos α-pineno (72,19%) y β-pineno
(15,82%). Los compuestos se pueden visualizar en el cromatograma de la Figura 3
y se detallan en la Tabla 1.
3.4
Siparuna Schimpffii
En
el aceite esencial de S. schimpffii se
encontraron 125 compuestos, los cuales representan el 93,65% del total. Se
identificaron como compuestos mayoritarios espatulenol
(12,10%), 2-undecanona (10,87%), (E)-isocroweacina
(6,41%) y biciclogermacreno (5,84%), los cuales se
pueden visualizar en el cromatograma de la Figura 4 y se describen en la Tabla
1.
Figura 2. Cromatograma de aceite esencial
de P. macrotrichum en columna DB-5ms.
Figura 3. Cromatograma de
aceite esencial de M. aliena en columna DB-5ms.
Figura 4. Cromatograma de
aceite esencial de S. schimpffii en columna
DB-5ms.
Tabla 1. Composición química del aceite
esencial de Critoniopsis pycnantha, Myrcia aliena, Piper macrotrichum y Siparuna
schimpffii en columna DB- 5ms.
