Este documento describe un estudio que utilizó SPME-CG, SPME-CG-MS y olfatometría para analizar los componentes del aroma de los aceites esenciales de dos tipos de pimienta de Camerún, Piper nigrum y Piper guineense. Se identificaron más de 100 compuestos volátiles clave, incluidos monoterpenos y sesquiterpenos. Los resultados mostraron que los principales compuestos responsables del aroma característico de cada pimienta incluyen β-cariofileno, germacreno D, limoneno y

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Análisis de los componentes del aroma de
aceites esenciales de dos tipos de pimienta
Piper nigrum y Piper guineense de
Camerún utilizando SPME-CG, SPME-CG-
MS y olfatometría.
MILENA PÉREZ
QUIMICA DE LOS PRODUCTOS NATURALES

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Análisis de los componentes del aroma de
aceites esenciales de dos tipos de pimienta
Piper nigrum y Piper guineense de
Camerún utilizando SPME-CG, SPME-CG-
MS y olfatometría.
Leopold Jirovetza, *, Buchbauera Gerhard, Martín Benoit
Ngassoumb, Margit Geisslerc .
Instituto de Química Farmacéutica de la Universidad de
Viena, Austria. Departamento de Química Aplicada de la
Universidad de Ngaoundéré, Ngaoundéré, Camerún. Departamento
de GC y GC-MS, Shimadzu, Alemania, Albert-Hahn-Strasse 6, D-
47269 Duisburg, Alemania (2002).

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Resumen
Se investigaron los componentes responsables del aroma del aceite
esencial de frutos secos de pimienta negra (Piper nigrum) y pimienta
negra y blanca (Piper guineense) de Camerún, esto debido a la gran
utilidad de esta especie como aditivo en alimentos.
Se utilizó la técnica de Microextracción en fase sólida (SPME) para
extraer los componentes más volátiles en las muestras de pimienta.
Por medio de la detección de GC-FID y GC-MS (utilizando diferentes
columnas) se identificaron los principales componentes de cada una
de las muestras de pimienta.

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Se caracterizó el olor de los aceites esenciales proveniente de cada
especie de pimienta por medio de profesionales de perfumes.
• Piper nigrum (negra): fino, nota agradable a pimienta negra.
• Piper guineense (negra): nota más alta de pimienta negra.
• Piper guineense (blanca): nota agradable a pimienta blanca.
Estos resultados olfativos concuerdan con los datos obtenidos por SPME-
CG de los aceites esenciales de las tres diferentes especies de pimienta
de Camerún.
Resumen

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La técnica GC-olfatómetro se utilizó para correlacionar el olor de los
compuestos volátiles identificados por SPME espacio de cabeza de las
tres muestras de pimienta analizadas.
Los principales componentes son los de mayor importancia para las
notas de olor característico de estas tres clases de pimienta: β-
cariofileno, germacreno D, limoneno, β-pineno, α-felandreno y α-
humuleno.
Estas impresiones del aroma se les puede atribuir a mono- y
sesquiterpenos y derivados de hexano, octano y nonano.
Resumen

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INTRODUCCIÓN
Los aceites esenciales son mezclas de varias sustancias químicas
biosintetizadas por las plantas, que dan el aroma característico a
algunas flores, frutos, especias y semillas.
Se trata principalmente de terpenos
que son sustancias muy volátiles,
formados por unidades de isopreno.
Las sustancias responsables del olor
suelen poseer en su estructura
química grupos funcionales
característicos: aldehídos, cetonas,
ésteres, fenoles, óxidos, alcoholes,
etc.

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INTRODUCCIÓN
La pimienta ha sido muy utilizada desde la antigüedad como aditivo
para alimentos o productos de perfumería.
Las variedades de pimienta son debidas a las
distintas períodos de recolección:
› La pimienta negra se recoge a la mitad
de su maduración.
› La pimienta blanca se recoge cuando
está totalmente madura, siendo retirada la
cáscara.
Su almacenamiento debe ser hermético para
preserva su aroma y sabor durante más tiempo.

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Además de su valor como aditivo para alimentos, la pimienta es usada
por la medicina tradicional como agente
microbiano, hipertensivo, insecticida, y como potente sedante y
tranquilizante.
Una investigación de los compuestos responsables del aroma de
aceites esenciales de dos tipos de pimienta (P. nigrum and P.
guineense) de Camerún analizados por técnicas de Microextracción en
fase sólida (SPME), CG-FID y GC–MS, CG-olfatómetro no han sido
desarrollados anteriormente.
Por tanto, el objetivo de este estudio fue identificar los compuestos
impacto del aroma de estas fuentes naturales usando una combinación
de métodos analíticos y olfatorios mencionados anteriormente.
INTRODUCCIÓN

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INTRODUCCIÓN
La Técnica SPME espacio de cabeza consiste
en una fibra cuyo revestimiento extrae
aquellos compuestos volátiles de una
muestra. La cantidad de moléculas extraídas
por la fibra es proporcional a su concentración
en la muestra, siempre y cuando se alcance el
equilibrio termodinámico.
Posterior a la extracción, la fibra de SPME
es transferida al puerto de inyección del
CG donde son analizados e identificados
cada compuesto presente.

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METODOLOGÍA
1. Material Vegetal
Se realizó la recolección del fruto (Piper
nigrum y Piper guineense) en el mercado
local de Douala (Camerún) en noviembre
de 1998.
Se clasificó y se depositó en el Herbario
Nacional. Las semillas se secaron
naturalmente durante 1 mes.

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2. Aislamiento de compuestos volátiles:
Rendimiento (v/p): 1,1% Piper nigrum, 0.9% Piper guineense
(negra) and 1.4% Piper guineense (blanca).
Se tomaron 20 g
de cada una
muestras de
pimienta
pulverizada.
Se sometió a
hidrodestilación en
un equipo
Clevenger durante
4 h.
El aceite esencial
fue secado con
Na(SO4)2 anhidro y
almacenado a 4ºC
para posteriores
análisis.
METODOLOGÍA

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3. Preparación de la muestra:
Muestras de cada
aceite esencial se
llevaron a un vial
de 10 mL.
Los compuestos
volátiles se
colectaron en fibra
SPME espacio de
cabeza durante 4
h.
Después del
muestreo, la fibra
de SPME se colocó
en el
inyector de los
instrumentos GC-
FID y GC-MS.
METODOLOGÍA

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4. Condiciones GC
El análisis de Cromatografía de Gases fue desarrollado en un
equipo Shimadzu GC-14A con detección:
• Ionización en llama (FID)
• Integrador Chromatopac C-R6A (MS).
Se utilizaron tres tipos de columna (30 m x 0,32 mm):
• 0,25 μm de silica fundida no polar RSL-200 (Bio-Rad, Munich,
Germany).
• 0,25 μm de silica fundida no polar HP-5MS (Hewlett-Packard,
Palo Alto, CA, USA).
• 0.50 mm Stabilwax polar (Restek Bellefonte, PA, USA).
METODOLOGÍA

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4. Condiciones GC
Inyección Split: 1:20 Columna no polar.
1:50 Columna polar.
Temperatura de inyección: 250 ºC
Temperatura del detector: 320 ºC.
La cuantificación se calculó por el porcentaje del área del pico
usando una columna no polar FSOT RSL-200.
La identificación se realizó por la comparación de tiempos de
retención con patrones.
METODOLOGÍA

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5. Condiciones de la técnica CG – olfatómetro
El análisis de Cromatografía de Gases acoplado a un olfatómetro
fue desarrollado en un equipo CG Fractovap 2101 modo split, un
modelo de programación 230 LT y un Kompensograph-III-Recorder
(Siemens, Munich, Germany).
Los compuestos fueron separados en una columna apolar FSOT RSL-
200 (Bio-Rad).
Las condiciones de análisis fueron similares a las de CG.
METODOLOGÍA

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5. Condiciones de la técnica CG – olfatómetro
La temperatura del capilar de olor fue de 250 ºC.
La correlación de los picos con la impresión del olor, se realizó por
dos profesionales en perfumes y tres químicos en fragancias.
Los datos olfativos obtenidos fueron también correlacionados con
la descripción de aroma de otros trabajos publicados.
METODOLOGÍA

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6. Condiciones CG - MS
Equipo CG Shimadzu GC-17 acoplado a un espectrómetro Compaq-
Pro Linea data system, class5k software.
Ionización por Impacto Electrónico (EI).
Compuestos fueron identificados por la biblioteca de espectros de
masas on-line y off-line.
METODOLOGÍA

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El aceite esencial de los tres tipos de pimienta fueron evaluados
olfativamente por profesionales en perfumes describiendo cada aroma.
Piper nigrum (negra): fino, agradable nota de pimienta negra con notas
intensas de pineno y limoneno.
Piper guineense (negra): baja nota de pimienta negra, notas similares a
nuez moscada y trébol, notas similares a frutas y vegetales, y en el
fondo aceite graso.
Piper guineense (blanca): agradable nota de pimienta blanca, picante,
y notas similares a frutas-flores-fresco.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La intensidad de la impresión del olor en la pimienta negra (Piper
nigrum) fue alta en comparación con la pimienta negra de Piper
guineense.
SPME resulta ser un poderoso sistema usado para capturar
compuestos responsables del aroma para estas tres tipos de pimienta.
El análisis de los compuestos volátiles desarrollado por GC-FID y GC-
MS usando diferentes columnas, como también la técnica GC-
olfatómetro se identificaron por sus tiempos de retención, sus
espectros de masas, y sus impresiones singulares de aroma.

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En total, se identificaron 100 constituyentes de los tres tipos de
pimienta detectados por GC-FID y GC-MS (por Indices de Kovats y
correlación espectral de masas).
Se encontró que los compuestos mayoritarios son:
Piper nigrum (negra): germacreno-D (11,01%), limoneno (10,26%),
β-pineno (10,02%), α-felandreno (8,56%), β-cariofileno (7,29%), α-
pineno (6,40%) y cis- β-ocimeno (3,19%).
Piper guineense (negra): β-cariofileno (57,59%), β-elemeno (5,10%),
biciclogermacreno (5,05%) y α-humuleno (4,86%).
Piper guineense (blanca): β-cariofileno (51,75%), cis- β-ocimeno
(6,61%), limoneno (5,88%), β-pineno (4,56%), linalol (3,97%) y α-
humuleno (3,29%).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Esta correlación de técnicas cromatográficas y espectroscópicas con
olfatometría fueron elementales para identificar los propiedades del
aroma de cada una de las pimientas analizadas.
Nuez moscada y clavos de
olor (Piper guineense
blanca y negra)
terpinen-4-ol
eugenol
metileugenol
β-cariofileno
Notas de frutas
(Piper guineense blanca y
negra)
α-terpineno
limoneno
p-cimen-8-ol
Nota vegetal/herbal
(Piper guineense negra)
α-tujeno
cis-β-ocimeno
trans-β-ocimeno
α-cubebeno
β-cubebeno
dodecanal

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Nota floral (Piper
guineense blanco)
linalool
α-terpineol
citronelol
decanol
trans-nerolidol
α-bisabolol
hexadecanol
Nota grasa/aceite (Piper
guineense negro)
Nonanal
trans-2-nonenal
nonanol
ácido octanoico
ácido nonanóico
Nota fresco (Piper
guineense blanco)
Cis-3-hexen-1-ol
camfeno
p-cimeno
limoneno
terpineno

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados análiticos y olfativos de los compuestos del aroma
investigados en el aceite esencial de Piper nigrum son
sorprendentemente altos en contenido de hidrocarburo sesquiterpénico
de Germacreno-D (11,01%) y una concentración media de β-cariofileno
que normalmente es el principal compuesto con estructura
sesquiterpénicos en aceites esenciales de P. nigrum de diverso origen.
Adicionalmente, se observó intensas notas de pimienta negra y
agradable nota de picante en las muestras de Camerún, demostrando ser
evaluaciones olfativas y análisis CG-olfatómetro notable.
En contraste con la alta cantidad de β-cariofileno en la muestra por
SPME de Piper guineense, no ha sido encontrado en todos los aceites
esenciales hasta ahora. Por lo tanto, el aroma típico de pimienta en
ambas muestras puede ser atribuido a hidrocarburos sesquiterpenicos.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Espectro SPME–GC–MS
del aceite esencial de
Piper nigrum usando
una columna FSOT RSL-
200 fused-silica
identificándose los
compuestos:
12 α-pineno
15 β-pineno
21 cis-β-ocimeno
23 limoneno
59 β-cariofileno
68 germacreno

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CONCLUSIONES
• El aroma en los aceites esenciales de las tres clases de pimienta
Piper nigrum negra y Piper guineense blanca y negra de Camerún es
el resultado de varios constituyentes identificados por extracción
con SPME espacio de cabeza.
• En particular, se encontró mono- y sesquiterpenos siendo esenciales
por su fino y agradable aroma a pimienta (en todos los aceites), con
pineno y limoneno (aceite pimienta negra), nuez moscada y clavo de
olor, vegetal/herbal y graso (pimienta negra P. guineense) como
también frutal (pimienta blanca y negra P. guineense), fresco y floral
(pimienta blanca P. guineense).
• La unión de técnicas de SPME y CG-FID, CG-MS y CG-olfatómetro
pueden hacer posible la identificación de los compuestos
responsables del aroma en estas tres diferentes especies de
pimienta de Camerun realizado por primera vez.

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GRACIAS