Informe de Crioscopia

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Caracterización química y estudio de las propiedades antioxidantes del ácido piroleñoso obtenido de la Guadua Angustifolia.

Chemical characterization and study of the antioxidant properties of pyrogenic acid obtained from Guadua Angustifolia.

1Juliana Peña Gómez, 1Johanna Bedoya Batero, 1Juan Pablo Arrubla Vélez*, 2Jorge Augusto Montoya Arango.

1Grupo de Investigación Oleoquímica, Universidad tecnológica de Pereira, Colombia

2Grupo de Investigación Producción Más Limpia, Universidad tecnológica de Pereira, Colombia

Correo-e: julypg1494@utp.edu.co,johannaqc@utp.edu.co juanpablo77@utp.edu.co 

Resumen— Se obtuvo ácido Piroleñoso por condensación de los vapores producto de descomposición térmica, en ausencia de oxígeno, de los residuos madereros de la guadua Angustifolia cultivada en Colombia. Se realizó la caracterización química del ácido, mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. Los compuestos mayoritarios encontrados fueron: Mequinol (14,63%), y Isocreosol (19.06%), Fenol (4.60%), o-cresol

(2.80  %),  o-guaiacol  (13.91%),  4-etilfenol  (4.33%,),  Isocreosol

(19.06%) 2,6-Dimetoxifenol (5.62%) Eugenol (0.4.14%). La prueba de fenoles totales por el método Folin-Ciocalteu arrojó una concentración de 35.9973 mg EAG/g de muestra de ácido piroleñoso y el estudio de las propiedades antioxidantes, mediante el método captación del radical 2,2-Difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH), mostró 71.387% ± 0.097 de porcentaje de inhibición. La composición química, y los resultados de fenoles totales, y actividad antioxidante indican que el ácido piroleñoso obtenido de la guadua angustifolia puede tener uso potencial como materia prima para la industria alimentaria, medicamentos, cosméticos y pesticidas.

Palabras clave: Guadua Angustifolia, ácido piroleñoso, cromatografía de gases- espectrometría de masas, actividad antioxidante.

Keywords— Guadua Angustifolia, Pyroligneous acid, gas chromatography mass spectrometry, antioxidant activity.

1. INTRODUCCIÓN

En el mundo, existen cerca de 1600 especies de bambú, y el 64% de ellas son nativas del sureste de Asia, 33% crece en Latinoamérica, y el resto en el África y Oceanía [1]. Es decir, que los bambúes están ampliamente distribuidos en las regiones tropicales y subtropicales del mundo [2]. En Colombia, existe un área de 510 km2 de bosque dominado por la especie botánica de la subfamilia de las gramíneas Bambusoideae, denominada Guadua angustifolia.

Este tipo de bambú ha tenido una tradición histórica, cultural, económica y de conservación medio ambiental en la región cafetera colombiana. En la actualidad se estima un área en guaduales de 36.000 hectáreas, de una de las cuales 31.000 ha son naturales y 5.000 ha son cultivadas [3] [4].

Esta especie de bambú tiene mayor demanda y mejor aceptación por parte del sector productivo, dada su fácil capacidad de propagación, rápido crecimiento, utilidad y tradición para trabajar sus productos y el enorme potencial para la construcción, elaboración de muebles, artesanías, fabricación de papel, combustibles [4].

La calidad y las propiedades del bambú dependen de factores como la especie, el tiempo de madurez, el sitio de producción, entre otros, es así como una cantidad considerable de la guadua procesada no es adecuada para la fabricación de productos, y está siendo utilizada para la producción de bioenergía, a través de la elaboración de carbón vegetal, el cual se obtiene al someterla a un proceso de pirolisis controlado, con la consecuente producción de humos de la combustión.

Debido a los desafíos medioambientales, es necesario evitar que los subproductos de la elaboración del carbón como son los vapores que se producen durante la pirolisis, vayan directo al aire, es por ello, que es necesario aprovechar estos gases condensables obteniendo un aceite, denominado ácido piroleñoso, líquido negruzco utilizado como mejorador del suelo, en raizador de plantas y bio estimulante del suelo, también como fertilizante foliar y nematicida [10].

El ácido Piroleñoso se ha obtenido de diversos materiales madereros como la planta mangle (Rhizophora apiculata) [5], la cáscara de nuez [6], los desechos de planta de piña [7], ramas de nogal [8], entre otros, y se ha encontrado alta diversidad de

sustancias en la composición de los líquidos de pirólisis de diferentes recursos.

Las sustancias que componen el ácido piroleñoso, pertenecen a diferentes clases de compuestos orgánicos, entre aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos orgánicos, ésteres, derivados de furano y pirano, fenólicos, hidrocarburos y compuestos de nitrógeno, los principales son ácidos orgánicos y fenólicos [9].

El presente estudio tiene como finalidad estudiar la composición del ácido piroleñoso proveniente de la combustión anaerobia de los Guadua Angustifolia por medio de técnicas de extracción líquido-líquido y de separación e identificación como la cromatografía de gases con detección de espectrometría de masas. Adicionalmente se presenta la determinación de fenoles totales del ácido piroleñoso y su actividad antioxidante y por último se muestra la diferencia composicional entre los ácidos provenientes de materiales de guadua sometidos a un tratamiento previo de inmunización y preservación con bórax y en su estado natural.

Dichos estudios son fundamentales en el establecimiento de los posibles usos como insumo en investigación e industrial del ácido piroleñoso producido a partir de la guadua angustifolia en la región cafetera de Colombia.

1. MATERIALES Y MÉTODOS.

1. Producción de ácido piroleñoso.

Para la producción del ácido piroleñoso se utilizó como materia prima Guadua Angustifolia seca, proveniente del departamento de Risaralda, Colombia. La materia prima fue sometida a un proceso termoquímico de pirolisis [10], se realizó con el fin de producir carbón vegetal, y durante el proceso se originaron humos, los cuales fueron condensados obteniéndose como subproducto el ácido piroleñoso. El proceso se llevó a cabo por siete horas con una carga inicial de 153 kg de material, de donde se obtuvieron 600 mL de ácido piroleñoso.

Se trataron dos lotes, la primera muestra de ácido piroleñoso obtenida de la Guadua Angustifolia fue sometida a un tratamiento previo de inmunización con ácido bórico (APC). También se obtuvo ácido piroleñoso de materia prima que no fue sometida a ningún tratamiento previo (APS).

1. Preparación de la muestra para análisis GC-MS.

Previamente las dos muestras de APC, APS, se filtraron a través de papel Whatman N°1. Se tomó una alícuota de 30 mL de cada muestra filtrada y cada alícuota se trasfirió a un embudo de separación. Posteriormente se adicionaron 3 mL de hexano (J.T Baker, grado HPLC) a la alícuota de APS. Para la extracción de los compuestos de interes del APC fue necesario adicionar 20 mL de Hexano. Luego se agitaron vigorosamente los tres

embudos de separación durante 3 minutos y se dejaron reposar por 15 horas.

Finalmente se tomaron 0.5 μL de la fase orgánica de cada embudo de separación, se pasaron a través de un filtro de PTFE de 0.45 μm y se diluyeron con hexano en su respectivo vial hasta su volumen total (1.5 mL).

1. Determinación del Contenido de Fenoles Totales por el ensayo de Folin-Ciocalteu.

El contenido de Fenoles Totales en las muestras de ácido piroleñoso fue estimado mediante un ensayo colorimétrico basado en el procedimiento descrito por Swain y Hills (1959) y Naczk y Shahidi (1989) con ligeras modificaciones [11]. Se preparó 5 mL de Carbonato de sodio anhídrido (Fisher Scientific) al 20% p /v; en un matraz de 5 mL se adicionó 1 mL de agua destilada, 50 μL de la muestra, 250 μL del reactivo del fenol según Folin-Ciocalteu (Merck KGaA) en concentración 1:1. Se esperó un minuto, se adicionaron 750 μL de la solución de carbonato de sodio, luego se aforó con agua destilada y se incubo a 25°C por 30 minutos.

Finalmente se leyó la absorbancia a una longitud de onda de 760 nm. Como blanco se tomaron 50 μL de la muestra y 750 μL de la solución de carbonato de sodio que se adicionaron en un matraz de 5 mL y se aforó con agua destilada. Para la elaboración de la curva de calibración se prepararon cinco diluciones de ácido ascórbico de 100 a 500 ppm, obteniéndose un coeficiente de correlación de 0.9955.

1. Método captación del radical libre 2,2-Difenil-1- Picrilhidrazilo (DPPH)

El contenido fenólico total del ácido piroleñoso se estimó mediante un ensayo colorimétrico basado en la captación del radical libre 2,2-Difenil-1-Picrilhidrazilo propuesto por [12], con algunas modificaciones. Se preparó una solución de DPPH (Alfa Aesar, 95%) a una concentración de 20 ppm utilizando como disolvente metanol (J.T. Baker, grado HPLC), se tomó 2 mL de esta solución se transfirieron a un tubo ámbar, se adicionaron 30 μL de la muestra, se incubó por 30 minutos a temperatura ambiente y se leyó la absorbancia a una longitud de onda de 517nm en un espectrofotómetro ultravioleta visible Shimadzu UV-1700, en contra de metanol y la muestra como blanco. Los experimentos se llevaron a cabo usando celdas equivalentes y se realizó por triplicado.

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