"Efecto del grado de vacío en la operación de evaporación a 40 °Cpara concentrar el producto del fraccionamiento de espuma...
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
I. INTRODUCCIÓNEl hombre en su afán por conocer la naturaleza y aprovecharla para la solución dediferentes problemas tales...
2presentan la dificultad de secar el producto obtenido luego del fraccionamiento de espuma. Sinembargo, considerando la po...
3En el futuro, la industrialización del concentrado del producto obtenido por “Extracciónpor fraccionamiento de espuma”, d...
II. MATERIAL Y MÉTODOS1. MATERIALEn el Pabellón de la Facultad de Farmacia y Bioquímica hay una planta de Sapindussaponari...
5En la siguiente figura se aprecia la instalación de los equipos.Figura 1. Equipo: Izquierda, fraccionamiento de espuma; D...
62. EVAPORACIÓN AL VACÍO A 40ºC6,7.El escurrido de cada muestra fue depositado en el balón del equipo Soxhlet,este estaba ...
7Figura 2. Sistema de vacío: Izquierda, bomba; Derecha, manómetro de mercurio.
III. RESULTADOSEn los siguientes cuadros se presenta los resultados obtenidos:Cuadro 1. Absorbancia de saponinas en las so...
9Lower Bound Upper Bound Lower Bound Upper Bound Lower BoundLSD760510 -,02158222(*) ,00509787 ,001 -,0325161 -,0106484426 ...
IV. DISCUSIÓNConsiderando que es mejor contar con un producto lo mas concentrado posible porrazones económicas relacionada...
11por dilución adecuada se prepararon soluciones a las que se midió su absorbancia a 264 nmpor el método espectrofotométri...
V. CONCLUSIONESLas experiencias realizadas y los resultados obtenidos permiten concluir lo siguiente:1. Es posible concent...
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS1. Martínez A. Manual de Farmacognosia y Fitoquímica. [En línea]. Facultad de QuímicaFarmacé...
VII. ANEXOSFigura A1. Espectrofotómetro HP8452A: al centro la pantalla con espectros y tabla de datos.
RESUMENCon la finalidad de plantear el uso de las saponinas del fruto de Sapindus saponariaL. se consideró su extracción y...
2PALABRAS CLAVES: Saponinas, extracción fraccionada, evaporación al vacío.
SUMMARYWith the purpose of outlining the use of the saponins of the fruit of Sapindussaponaria L. was considered their ext...
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  1. 1. "Efecto del grado de vacío en la operación de evaporación a 40 °Cpara concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de lassaponinas de Sapindus saponaria"INFORME FINAL DELPROYECTO DE INVESTIGACIÓN: COD. P.I. ---Bio-FARM-2006.Segundo Manuel Miranda LeyvaFACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
  3. 3. I. INTRODUCCIÓNEl hombre en su afán por conocer la naturaleza y aprovecharla para la solución dediferentes problemas tales como la necesidad de alimentación para una población humanacada día mayor, la necesidad de nuevos medicamentos para las enfermedades que en laactualidad son incurables, y la necesidad de nuevas materias primas industriales; motivo porel cual, siempre se ha empeñado en investigar científicamente las sustancias presentes en losseres vivos que le rodean, tanto plantas (Fitoquímica) como animales (Zooquímica)1.Los vegetales que contienen unos heterósidos, llamados saponinas (del latín sapo,jabón), se han utilizado profusamente en muchas partes del mundo por sus propiedadesdetergentes2. En nuestro país, tenemos la especie Sapindus saponaria L. (“choloque” o“boliche”), de la que desde épocas precolombinas se ha utilizado el pericarpio del frutomaduro por su alto contenido de saponinas3.En la Universidad de la Habana, Cuba, el Dr. Sergio González Suárez dentro del temaMetabolismo Secundario4; refiere que existen unas 6 familias de plantas que presentangrandes cantidades de saponinas, una de éstas es Sapindaceas con la especie Sapindussaponaria. Las saponinas son glicósidos resultante de la unión de la sapogenina (aglicón) conuno o más azúcares. La Saponina aislada de Sapindus saponaria es la L-Hederina(sapindussaponina), la Sapogenina es la L-Hederagenina y los azúcares: rhamnosa yarabinosa.Los resultados obtenidos en nuestra investigación “Saponinas: Extracción porfraccionamiento de espuma y secado por radiación infrarroja"5realizada en el 2005,
  4. 4. 2presentan la dificultad de secar el producto obtenido luego del fraccionamiento de espuma. Sinembargo, considerando la potencialidad que puede tener el producto concentrado como materiaprima en la elaboración de champús y otras aplicaciones; es que se ha seguido intentandodesarrollar de una tecnología propia que permita explotar nuestros recursos naturales respetandoel medio ambiente.En tal perspectiva y aceptando que es mejor contar con un producto lo masconcentrado posible por razones económicas relacionadas con el embalaje, transporte yalmacenamiento6. Considerando además, que el trabajo con productos fitoquímicos debedesarrollarse a temperaturas bajas para evitar daños en los fitoconstituyentes; planteamos laaplicación de la operación unitaria de evaporación al vacío, para lograr la concentración de losextractos de saponinas luego del fraccionamiento de espuma.El problema planteado fue ¿Cuál es el efecto del grado de vacío en la operación deevaporación a 40 °C para concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de lassaponinas de Sapindus saponaria?La hipótesis de trabajo fue “A temperatura constante, un mayor vacío facilita laevaporación; como consecuencia se logrará una mayor concentración en menor tiempo. Sinembargo el grado de vacío que se pueda aplicar depende de la tecnología disponible en lascondiciones reales de operación”.Los objetivos logrados fueron:a. Extracción de saponinas de Sapindus saponaria L. por fraccionamiento deespuma,b. Concentración de las sapinas por evaporación a 40º C a diferentes grados devacío.
  5. 5. 3En el futuro, la industrialización del concentrado del producto obtenido por “Extracciónpor fraccionamiento de espuma”, demandaría el cultivo de Sapindus saponaria L. Esto tendrádos importantes consecuencias ecológicas: a) evitará la extinción de la especie, b) mejorará lareforestación de parques y avenidas en nuestras ciudades, y c) será una especie agroindustrialcon los beneficios asociados.
  6. 6. II. MATERIAL Y MÉTODOS1. MATERIALEn el Pabellón de la Facultad de Farmacia y Bioquímica hay una planta de Sapindussaponaria L. “Choloque”, de esta planta en julio de 2006 se recolectó aproximadamente 2 Kgde frutos maduros, en el Laboratorio de Análisis Instrumental los frutos fueron secados acondiciones ambiente hasta el momento del muestreo de 25 unidades cada vez, para realizarlas experiencias correspondientes a partir de agosto y hasta finales de 2006.2. MATERIAL DE VIDRIO Y OTROSLos de uso común en un Laboratorio de Química.3. EQUIPOS1. Equipo de fraccionamiento de espuma. La base es un balón Claisen, por la boca ycuello central ingresa la manguera de la bomba de aire con un tapón de goma paratapar herméticamente. Sobre la boca del cuello lateral, se ha unido una columnatubular adicional construida con materiales de PVC (uniones de 1 y 0,5 pulgadas;tubos y codos de 0,5 pulgadas) para configurar una columna de 70 cm de altura ysalida horizontal de 23 cm.2. Tolva de recepción de espuma. Un frasco de vidrio (para Dextrosa) de 1 litro decapacidad ha sido cortado por la base, para recibir la espuma que sale por el tubohorizontal (23 cm) de la columna de fraccionamiento de espuma.3. Bomba de aire para el burbujeador. Una bomba de aire para pecera (Junior AirPump) 10 x 6,5 x 4 cm ha sido instalada para insuflar aire dentro del balón Claisen.4. Balanza. Balanza de doble brazo sensible al 0.01 g OHAUS DIAL-O-GRAM máx.310 g.5. Espectrofotómetro de absorción UV/Vis. HP 8452A
  7. 7. 5En la siguiente figura se aprecia la instalación de los equipos.Figura 1. Equipo: Izquierda, fraccionamiento de espuma; Derecha, evaporación al vacío Soxhlet.4. MÉTODOS1. EXTRACCIÓN DE SAPONINAS POR MACERACIÓN.Se procesaron 3 muestras de cáscara de 35,36 g cada una, para lo cual seseleccionó 25 frutos secos de Sapindus saponaria L. para cada muestra. Se cortó lacáscara por el diámetro peciolar, se registró el peso de cáscaras de cada muestra enbalanza sensible al 0,01 g. Se maceró las cáscaras en 250 mL de agua por 24 horas.El filtrado acuoso se depositó en el balón del Equipo de fraccionamiento deespuma con 70 cm de columna, a velocidad mínima. Se realizó el fraccionamientode espuma hasta completar 100 mL de escurrido. En fiola de 10 mL se separó unalícuota para medir la absorbancia del escurrido de de espuma.
  8. 8. 62. EVAPORACIÓN AL VACÍO A 40ºC6,7.El escurrido de cada muestra fue depositado en el balón del equipo Soxhlet,este estaba sumergido en el baño María termostatizado que se aprecia en la Figura 1(derecha). En el tuvo central del refrigerante se conectó la manguera del vacíogenerado por una bomba; mediante una llave T de vidrio el sistema de vacío seconectó a un manómetro de mercurio (brazo izquierdo), así se pudo determinar elvacío aplicado al evaporador (Ver Figura 2). Fijado el vacío correspondiente y dejóevaporar durante 30 minutos. Luego se depositó el producto en un matraz erlenmeyery se dejó enfriar a temperatura ambiente.3. REGISTRO DE LA ABSORBANCIA A 264 nmSe obtuvo 3 soluciones sin evaporar “Escurrido” y 3 soluciones luego deevaporar “Concentrado”. Estas 6 soluciones fueron procesadas para obtener susespectros de absorción entre 190 y 820 nm con el espectrofotómetro HP 8452A (VerFigura A1 en Anexos), adoptando 264 nm como longitud de onda analítica.De cada solución Escurrido o Concentrado se midió 3 porciones de 0,1 mL, sedepositó en fiolas de 10 mL, se aforó con agua destilada y se registró la absorbancia.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO.Los datos de absorbancia agrupados por Escurrido y Concentrado segúnpresión de trabajo (vacío); fueron procesados con el software SPSS v 15.0,efectuando el ANOVA de un solo factor con las pruebas POST HOC: LSD yDUNNETT con alpha 0,05.
  9. 9. 7Figura 2. Sistema de vacío: Izquierda, bomba; Derecha, manómetro de mercurio.
  10. 10. III. RESULTADOSEn los siguientes cuadros se presenta los resultados obtenidos:Cuadro 1. Absorbancia de saponinas en las soluciones preparadas a partir de los escurridos deespuma y de los concentrados por evaporación al vacío.Producto Absorbancia a 264 nmSolución 1 Solución 2 Solución 3Escurrido 1 0,19065 0,18384 0,17775Escurrido 2 0,18053 0,17142 0,18672Escurrido 3 0,19078 0,18610 0,19092Concentrado a 510 mm Hg 0,21617 0,20586 0,19562Concentrado a 426 mm Hg 0,20540 0,22672 0,21275Concentrado a 335 mm Hg 0,22171 0,22571 0,22060Cuadro 2. ANOVA para el conjunto de datos de absorbancia del Cuadro 1ANOVAABS_264Sum of Squares df Mean Square F Sig.Between Groups ,005 3 ,002 25,817 ,000Within Groups ,001 14 ,000Total ,005 17Cuadro 3. Post Hoc Tests para el ANOVA del Cuadro 2Multiple ComparisonsDependent Variable: ABS_264(I) Presión (J) Presión Mean Difference (I-J) Std. Error Sig. 95% Confidence Interval
  11. 11. 9Lower Bound Upper Bound Lower Bound Upper Bound Lower BoundLSD760510 -,02158222(*) ,00509787 ,001 -,0325161 -,0106484426 -,03065556(*) ,00509787 ,000 -,0415894 -,0197217335 -,03837222(*) ,00509787 ,000 -,0493061 -,0274384510760 ,02158222(*) ,00509787 ,001 ,0106484 ,0325161426 -,00907333 ,00624359 ,168 -,0224645 ,0043178335 -,01679000(*) ,00624359 ,018 -,0301812 -,0033988426760 ,03065556(*) ,00509787 ,000 ,0197217 ,0415894510 ,00907333 ,00624359 ,168 -,0043178 ,0224645335 -,00771667 ,00624359 ,237 -,0211078 ,0056745335760 ,03837222(*) ,00509787 ,000 ,0274384 ,0493061510 ,01679000(*) ,00624359 ,018 ,0033988 ,0301812426 ,00771667 ,00624359 ,237 -,0056745 ,0211078Dunnett t (2-sided)(a)760 335 -,03837222(*) ,00509787 ,000 -,0516615 -,0250829510 335 -,01679000(*) ,00624359 ,043 -,0330660 -,0005140426 335 -,00771667 ,00624359 ,467 -,0239927 ,0085593* The mean difference is significant at the .05 level.a Dunnett t-tests treat one group as a control, and compare all other groups against it.
  12. 12. IV. DISCUSIÓNConsiderando que es mejor contar con un producto lo mas concentrado posible porrazones económicas relacionadas con el embalaje, transporte y almacenamiento6.Considerando además, que el trabajo con productos fitoquímicos debe desarrollarse atemperaturas bajas para evitar daños en los fitoconstituyentes; planteamos la aplicación de laoperación unitaria de evaporación al vacío, para lograr la concentración del extracto desaponinas de Sapindus saponaria L “Choloque”.Ante el problema: ¿Cuál es el efecto del grado de vacío en la operación de evaporacióna 40 °C para concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de las saponinas deSapindus saponaria?, se formuló la hipótesis “A temperatura constante, un mayor vacío facilitala evaporación; como consecuencia se logrará una mayor concentración en menor tiempo. Sinembargo el grado de vacío que se pueda aplicar depende de la tecnología disponible en lascondiciones reales de operación”.La contrastación de la hipótesis demandó la consecución de los siguientes objetivos:a. Extracción de saponinas de Sapindus saponaria L. por fraccionamiento de espuma,b. Concentración de las sapinas por evaporación a 40º C a diferentes grados de vacío.Según la investigación realizada en el 20054, la altura de columna de fraccionamientode espuma y la velocidad de burbujeo eran muy importantes para lograr un escurrido conmayor concentración de saponinas; por lo que se trabajó con una columna de 70 cm avelocidad mínima.Como se aprecia en el Cuadro 1, se trabajó con 3 valores de vacío correspondientes a510, 426 y 335 mm de Hg de presión externa aplicada al evaporador. La operación deevaporación se realizó durante 30 minutos para cada muestra y vacío correspondientemente.A partir de los productos “Escurrido” y “Concentrado” obtenidos para cada muestra,
  13. 13. 11por dilución adecuada se prepararon soluciones a las que se midió su absorbancia a 264 nmpor el método espectrofotométrico de absorción al ultravioleta, por considerarlo sencillo,rápido y seguro para evidenciar los efectos que el grado vacío produciría en la concentraciónde las saponinas4luego de un tiempo de evaporación a 40ºC.A los datos de absorbancia de las 18 soluciones que aparecen el Cuadro 1, se realizó elANOVA de un solo factor; los resultados que aparecen en el Cuadro 2 indican que existediferencia significativa entre grupos con 95% de seguridad. Sin embargo el ANOVA noespecifica entre que grupos de datos; por lo que se realizaron las Post Hoc Tests LSD8yDunnett9.Los resultados de tales pruebas aparecen en el Cuadro 3, éstos indican que existediferencia significativa con 95% de seguridad entre todos los “Escurridos” y los“Concentrados”; sin embargo cuando se compara los otros “Concentrados” con el obtenido almayor vacío (335 mm de Hg de presión), sólo existe diferencia significativa con el“Concentrado” obtenido a 510 mm de Hg de presión. Esto es interpretado en el sentido de quela reducción mínima aproximada de la presión aplicada al evaporador para lograr unconcentrado estadísticamente diferente, es aproximadamente 180 mm Hg; lo cual esimportante para posteriores trabajos de concentración de los extractos de saponinas deSapindus saponaria L. “Choloque”, aceptando la potencialidad que puede tener el productoconcentrado de saponinas como materia prima en la elaboración de champús y otrasaplicaciones científico-tecnológicas.
  14. 14. V. CONCLUSIONESLas experiencias realizadas y los resultados obtenidos permiten concluir lo siguiente:1. Es posible concentrar los extractos de saponinas de Sapindus saponaria L. “Choloque”mediante evaporación al vacío.2. Por cada 180 mm de Hg de reducción de presión se puede obtener concentradosestadísticamente diferenciados con un 95% de seguridad.
  15. 15. VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS1. Martínez A. Manual de Farmacognosia y Fitoquímica. [En línea]. Facultad de QuímicaFarmacéutica, Universidad de Antioquia, Medellín. 1997.<http://huitoto.udea.edu.co/~farmacogfit.>2. Evans W. Trease-Evans, Farmacognosia. 13ª ed. Ed. Nueva Editorial Interamericana, S.A.de C.V. México: 1989. 519-520.3. Almenara O. Físico-Químca. Ed. Empresa Editorial Humbolt, S.A. Lima: 1984. 192-194.4. Miranda SM. “SAPONINAS: EXTRACCIÓN POR FRACCIONAMIENTO DE ESPUMA YSECADO POR RADIACIÓN INFRARROJA”. P.I. Nº 7932-Bio-FARM-2005. En: I Jornada deInvestigación Farmacéutica; 2006 setiembre 27 – 29; Facultad de Farmacia y Bioquímica. Trujillo:Perú, 2006:23-34.5. González S. Metabolismo Secundario. [En línea]. Universidad de la Habana.<http://fbio.uh.cu/webfv/articulos/metabolismo%20secundario.doc>6. McCabe W., Julian C. Smith y Peter Harriott. Operaciones Unitarias en IngenierìaQuímica. 6ª ed. Ed. MacGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.Buenos Aires: 2002. 440-460, 516-517.7. Perry J. Manual del Ingeniero Químico. Tomo II. 3ª ed. Reimpresión (1982). Ed.UTEHA. México: 1966. 772-778.8. Pérez, C. Técnicas Estadísticas con SPSS. Ed. Pearson Educación, S.A. Madrid: 2001.370 – 372.9. Walpole, RE., Raymond H. Myers y Sharon L. Myers. Probabilidad y Estadística paraIngenieros. Ed. Prentice - Hall Hispanoamericana, S.A. México: 1999. 483.
  16. 16. VII. ANEXOSFigura A1. Espectrofotómetro HP8452A: al centro la pantalla con espectros y tabla de datos.
  17. 17. RESUMENCon la finalidad de plantear el uso de las saponinas del fruto de Sapindus saponariaL. se consideró su extracción y concentración. Ante el problema: ¿Cuál es el efecto del gradode vacío en la operación de evaporación a 40 °C para concentrar el producto delfraccionamiento de espuma de las saponinas de Sapindus saponaria?, se formuló la hipótesis“A temperatura constante, un mayor vacío facilita la evaporación; como consecuencia se lograráuna mayor concentración en menor tiempo. Sin embargo el grado de vacío que se pueda aplicardepende de la tecnología disponible en las condiciones reales de operación”.Por maceración durante 24 horas, se realizó la extracción de saponinas de 3 muestras de35,36 g de cáscara de frutos maduros de Sapindus saponaria L. Los extractos fueron sometidosa fraccionamiento de espuma en una columna de 70 cm (tubo de PVC de 0,5 pulgada) a unavelocidad de burbujeo mínima, obteniendo los “Escurridos”Los “Escurridos” fueron sometidos a evaporación a diferentes grados de vacío a 40ºC,obteniendo los “Concentrados”A de los “Escurridos” y “Concentrados” se prepararon por dilución con agua 18soluciones. Se midió la absorbancia de las soluciones a 264 nm con el espectrofotómetroHP8452A.A los resultados se realizó con el SPSS v. 15 el ANOVA de un solo factor y las PostHoc Tests LSD y Dunnett.Los resultados permiten concluir lo siguiente:1. Es posible concentrar los extractos de saponinas de Sapindus saponaria L. “Choloque”mediante evaporación al vacío.2. Por cada 180 mm de Hg de reducción de presión se puede obtener concentradosestadísticamente diferenciados con un 95% de seguridad.
  18. 18. 2PALABRAS CLAVES: Saponinas, extracción fraccionada, evaporación al vacío.
  19. 19. SUMMARYWith the purpose of outlining the use of the saponins of the fruit of Sapindussaponaria L. was considered their extraction and concentration. Before the problem: Which isthe effect of the hole grade in the evaporation operation to 40 °C to concentrate the product ofthe division of foam of the saponins of Sapindus saponaria?, was the hypothesis formulated"To constant temperature, does a bigger hole facilitate the evaporation; as consequence abigger concentration will be achieved in smaller time. However the hole grade that you canapply depends on the available technology under the real conditions of operation."For maceration during 24 hours, it was carried out the extraction of saponins of 3samples of 35,36 g of shell of mature fruits of Sapindus saponaria L. The extracts they weresubjected to division of foam in a column of 70 cm (tube of PVC of 0,5 inch) to a minimumbubbling speed, obtaining those "Drained"Those "Drained" they were subjected to evaporation to different hole grades at 40ºC,obtaining those "Concentrated"To of those "Drained" and "Concentrated" they got ready for dilution with water 18solutions. The absorbancia was measured from the solutions to 264 nm with thespectrophotometer HP8452A.To the results it was carried out with the SPSS v. 15 the ANOVA of a single factorand those Post Hoc Tests LSD and Dunnett.The results allow to conclude the following thing:1. It is possible to concentrate the extracts of saponinas of Sapindus saponaria L."Choloque" by means of evaporation to the hole.2. For each 180 mm of Hg of reduction of pressure one can obtain concentratedstatistically differed with 95% of security.KEY WORDS: Saponins, fractional extraction, evaporation to the hole.

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