Pesticidas Naturales

Índice

Introducción pág. 2

Objetivo pág. 3

Materia Prima pág. 4

Ajo pág. 4

Chile pág. 7

Ajenjo pág. 11

Procesos de elaboración pág. 13

Diagrama de flujo pág. 15

Conclusión pág. 17

Bibliografía pág. 18

Introducción

Un insecticida es un compuesto químico utilizado para matar insectos. El origen etimológico de la palabra insecticida deriva del latín y significa literalmente matar insectos. Es un tipo de biocida.

Los insecticidas tienen importancia para el control de plagas de insectos en la apicultura, o para eliminar todos aquellos que afectan la salud humana y animal.

En el lenguaje cotidiano este término se utiliza para referirse a los productos que tienen la propiedad de matar insectos y de una forma restringida a las suspensiones en botes de aerosol, o como una crema para aplicación.

Se ha demostrado que el contacto extendido del ser humano con insecticidas sintéticos puede producir indigestión, dolores de cabeza, vómitos, manchas en la piel y dolor en los ojos. También puede ocasionar reacciones alérgicas.

Los insecticidas orgánicos son aquellos que en su elaboración sólo se utilizan productos naturales. Una buena parte de los insecticidas orgánicos se realizan en base a extractos de plantas.

La utilización de estos insecticidas orgánicos reduce el riesgo de la resistencia en los insectos, tiene menos consecuencias letales para los enemigos naturales, reduce la aparición de plagas secundarias, es menos nocivo para el hombre, y no ocasiona daños en el medio ambiente.

Objetivo

Obtener un insecticida a base de los compuestos activos de distintos productos orgánicos de origen vegetal, utilizando para ello diversos procedimientos.

¿Qué buscamos?

• ECONÓMICO: debe ser elaborado de tal forma que fuera barato, con ingredientes al alcance de todos, nada raro. Disponible y sin tener que recurrir a ningún producto de multinacional.

• INOCUO: es imprescindible que sea totalmente inocuo para la salud humana, con un plazo de seguridad nulo, que no tenga consecuencias tóxicas aunque el producto sea consumido inmediatamente después del tratamiento. Hay que decir, que el hecho de que un producto sea natural no implica que sea inocuo, pues mucha gente se confunde.

• RESPETUOSO CON EL MEDIOAMBIENTE: no debe influir negativamente en el suelo, aire o aguas subterráneas, plantas o animales. Que no dañe la flor o el fruto.

• SELECTIVO: los insecticidas tradicionales, la mayoría de amplio espectro, aniquilan tanto la plaga como los insectos beneficiosos que son aquellos que nos ayudan a mantener a raya las poblaciones de plagas, ayudando a un equilibrio ecológico, biológico y medioambiental. Buscaba algo que no descompensara ese equilibrio natural en la vida del campo y que no matara a insectos depredadores y polinizadores.

• RESISTENCIAS: no debe desarrollar resistencias.

• BIODEGRADABLE: no debe generar residuos tóxicos ni descomponerse rápidamente.

• FÁCIL APLICACIÓN: debe poder usarse mediante los aparatos de fumigación tradicional.

Materia Prima

• Ajo: alicina.

• Chile: capsaicina.

• Ajenjo: tuyona.

Ajo

El ajo es una hortaliza que forma parte de la dieta básica. México es un gran productor de ajo con un cultivo de seis a ocho mil hectáreas por año, de las cuales Guanajuato, que hasta hace poco ocupaba el primer lugar en producción, aporta alrededor de 40 por ciento.

La alicina (S-2-propenil éster del ácido 2-propenol-1- sulfinotiotico) representa típicamente el 70% de los compuestos sulfurados presentes en ajo fresco, siendo así el tiosulfinato de mayor abundancia en la planta.

Este es un compuesto que se forma a través de la interacción de su precursor (aliina) con la enzima aliinasa.

La aliina constituye el 0.24 % del peso global de la parte comestible del vegetal, se encuentra confinado en las vacuolas celulares y es el componente "madre" (farmacológicamente inactivo e inodoro) del cual se deriva la sustancia activa. La enzima aliinasa se encuentra en el citoplasma, de manera que el sustrato sólo tiene acceso a los precursores cuando se rompe el tejido (al ser machacado o cortado) provocando la formación de alicina acompañada del olor característico del ajo.

El ajo, es una especie herbácea perteneciente a la familia Liliaceae. Junto a la cebolla (Allium cepa), constituyen las especies más representativas del género Allium. También forman parte de este género el ajo porro, la cebolla de verdeo, el echalote, entre otros.

El ajo fresco tiene alrededor del 62 - 64 % de humedad; sus sólidos secos están formados principalmente por polisacáridos (80%) y proteínas azufradas (14-16%). Cuando el ajo es triturado, estas proteínas se degradan por acción enzimática. Los productos intermediarios son inestables a temperatura ambiente, derivando en una serie de compuestos volátiles que son los responsables del fuerte aroma característico. Entre ellos se destaca el disulfuro de alilo.

La oleorresina de ajo se obtiene por extracciones con solventes acuosos y contiene principalmente agua, azucares, sustancias minerales, nitrogenadas y aceite esencial, en el cual se encuentran sustancias azufradas bioctivas como la alicina y otros alil-sulfuros responsables de las cualidades químicas del ajo, sus efectos salutiferos como: antioxidante, hipocolesterolemico, antibacteriano, antifungico, antivirico y antiparasitario.

La seguridad microbiológica de los alimentos es un aspecto de vital importancia en la industria agroalimentaria, no sólo por sus efectos directos sobre el tiempo de vida útil de un alimento sino por sus implicaciones en la salud pública.

En este sentido, los mecanismos de conservación habitualmente empleados en la mayoría de los alimentos se basan en diferentes tecnologías que abarcan desde la aplicación de procesos físicos hasta la adición de sustancias químicas, generalmente artificiales. Sin embargo, el uso indiscriminado de extractos de alicina presentes en el ajo y su consumo crónico tienen diversas consecuencias sobre la salud humana dado que tiene efectos anticoagulantes, el consumo excesivo de ajo debe evitarse en caso de hemorragias o si se va a someter a una operación quirúrgica, puesto que aumenta el riesgo de sangrado.

Alicina

Es la molécula responsable del sabor y del olor característico e inconfundible del ajo, es un compuesto que contiene azufre y que químicamente es un órgano sulfinato. En un ajo intacto, la alicina se encuentra en concentraciones bajas, pero cuando el ajo se corta, se aplasta o se daña, la alicina se forma en cantidades abundantes. Lo que ocurre es que el cortado o aplastado del ajo liberan un enzima, la alinasa, que transforma a la alina, un compuesto inoloro presente en el ajo, en alicina y que es el compuesto responsable del sabor y del olor del ajo fresco. La alicina es un compuesto muy reactivo y ayuda al ajo a protegerse de ataques de bacterias e insectos inhabilitando las enzimas necesarias para infección y alejando a los insectos por su carácter altamente irritante. La alicina es por lo tanto un insecticida natural. La alicina se considera la molécula más importante en el ajo ya que es la precursora de muchas otras moléculas con actividad benéfica para la salud humana. Efectivamente, el ajo se ha reconocido desde la antigüedad por sus propiedades benéficas y curativas y la ciencia actual ha ratificado esas propiedades que incluyen propiedades antimicrobianas, hipertensivas, anticancerosas, hipoglucémicas y para disminuir el colesterol, entre otras. A pesar de sus propiedades benéficas para el ser humano, el ajo es tóxico para gatos y perros, especialmente para gatos. Efectivamente, la alicina es un potente oxidante que puede causar oxidación de la hemoglobina felina causando anemia. Dependiendo de la dosis y del tamaño de animal, el ajo también puede causar anemia en perros, aunque es menos probable que sea fatal.

La alicina es un compuesto inestable a temperatura ambiente. Hay dos factores que explican la inestabilidad de la alicina. El primero se debe a la naturaleza de los tiosulfinatos. Estudios comparativos (Block y O´Connor, 1973) del disulfuro de dimetilo y el dimetil tiosulfinato muestran que la unión S-S en el CH3-S-S-CH3 es de 78 kcal/mol, mientras que la del CH3 -S(O)-S- CH3 está unas 29 kcal/mol por debajo. La posible formación de un radical estable RSO., similar al radical peróxido ROO., podría explicar esta relativa debilidad del enlace S-S. Por otra parte, la presencia de dos grupos alilo flanqueando los dos átomos de azufre también contribuye a la inestabilidad de la alicina. Estudios sobre los puntos de ebullición de varios tiosulfinatos (Small y cols, 1947) dieron valores que van desde 20 ºa 30 ºC en nC4H9S(O)SC4H9 hasta 64 ºC en CH3S(O)SCH3. El punto de ebullición de la alicina no se puede obtener pues se decompone al calentarla. Los radicales alilo estables en los productos de descomposición explicarían esta inestabilidad.

Función insecticida

Actúa en los insectos provocando una hiperexcitación del sistema nervioso, que se traduce en repelencia, inhibición de la alimentación, inhibición del crecimiento e inhibición de la puesta de huevos. Solo actúa por ingestión.

El efecto insecticida en la planta se basa en que al ser el ajo absorbido por esta, altera su olor natural, resultando de esta forma repulsiva para la plaga.

Además, enmascara las feromonas producidas por los insectos, lo que provoca una disminución en el apareamiento. Es causante de trastornos digestivos al insecto y le provoca una excitación que le lleva a un estado de confusión. También desconcierta a los pájaros, pues es irritante para ellos.

Si nos fijamos, en el huerto nunca es comido por las babosas y caracoles y repele a los roedores, conejos, ratones, topos y hormigas.

Histología del ajo

• 1844. T. Wertheim. La destilación del "aceite de ajo". La primera vez que llamó "alilo" (de allium sativum) a CH2 = CHCH2.

• 1892. F. W. SEMMLER. La destilación de vapor de ajo machacado que cedió disulfuro de dialilo C3 H5 H5 SSC3.

• 1944. C. Cavallito. Aislamiento y caracterización de un extracto etanólico de ajo: C3 H5 S (O) SC3 H5 que llamó la alicina (nombre científico, tiosulfinato dialilo).

• 1947. Los ensayos microbiológicos con alicina y otros tiosulfinatos alquilo (Pequeño, Bayley y Cavallito).

• 1948. Stoll, V.A. y Seebeck, KE Aislamiento de aliina, allylcysteine óxido, el precursor de la alicina. La alicina se produce cuando este sustrato entra en contacto con la enzima alliinase.

• 1971. El análisis de la alicina y otros productos de ajo por GC, MS (Brodnitz, Pascale).

• 1971 E. Estudios BLOQUE sobre los productos de descomposición de alicina y mecanismo de formación.

• 1983. Apitz-Castro y su grupo de investigación descubre un compuesto en el ajo con propiedades antitrombóticas. Lo llamaron "ajoene" .Este molécula es un producto de condensación de la alicina.

El chile

El chile es originario de los climas tropicales y subtropicales de América Latina, de donde los españoles lo distribuyeron en 1494 a todo el mundo, principalmente a Europa en donde era desconocido.

Pertenece a la familia de las Solanáceas. Su principal uso es como condimento o tónico estomacal.

El chile tiene diversos nombres comunes en el extranjero: african pepper, chillies, bird pepper, cayenne pepper, common red pepper, ají, pimiento y pique.

Principio insecticida

Su principio insecticida se encuentra distribuido principalmente en el fruto. Estas propiedades se deben a la capsaicina y a otras sustancias presentes en menor cantidad en el fruto. Las concentraciones demasiado altas provocan quemaduras en las hojas.

El chile se ha usado para combatir insectos fitófagos en campo, principalmente hortalizas, y gorgojos en granos almacenados. Además de afectar insectos, también evita el dado de caracoles, y venados y conejos.

La actividad del chile en los insectos plaga es diversa: desde repelencia, anti alimentaria e inhibición del crecimiento, hasta insecticida de contacto.

Insectos que afecta

Los insecticidas de chile afectan pulgones, gorgojo del arroz y otras plagas como los gorgojos del frijol, hormigas, mariposita blanca de la col, gusano cogollero, gusano peludo, gusano bellotero y gusano medidor. Además de chinches, chicharritas, moscas blancas.

El chile no es tóxico a la chinche de cama, cucaracha y pulga de gato.

Capsaicina

La capsaicina o capsaicina, es una amida fenílica (compuesto orgánico), componente activo de los pimientos picantes (Capsicum). La capsaicina y otras sustancias relacionadas se denominan capsaicinoides y se producen como un metabolito secundario en diversas especies de plantas del género Capsicum.

8-metil-N-vanillil-6-nonenamida

La capsaicina es una sustancia que se encuentra de manera natural en los pimientos. Todos los pimientos contienen esta naturaleza pero dependiendo del pimiento, el clima y la ubicación, varía la cantidad de esta en él.
La capsaicina es fabricada por estas plantas como medio de defensa contra los herbívoros.

El pimiento Capsicum comprende 4 partes principales que son: el pericarpio, placenta, semillas y tallo. El pericarpio es la pared del fruto que conforma aproximadamente el 38% del Capsicum, en él se distinguen 3 capas: el exocarpio es la capa externa, delgada y poco endurecida, el mesocarpio es una capa intermedia y carnosa y el endocarpio que es la capa interior y de consistencia poco leñosa. En promedio, la placenta comprende el 2% del chile, 56% de semillas y un 4% de tallos. La propiedad que separa a la familia Capsicum de otros grupos vegetales, es un grupo de alcaloides denominados capsicinoides.

La capsaicina es producida por glándulas que se encuentran en el punto de unión de la placenta y la pared del pericarpio. La capsaicina se extiende de modo no uniforme a través del interior del fruto y se concentra mayormente en el tejido placentario y en el pericarpio.

Por 100 g chile Masa de Capsaicina (g) mg capsaicina / g chile % de Capsaicina

Pericarpio 38 0.2204 2.2040 51.8000

Placenta 2 0.1540 1.5400 36.2000

Semilla 56 0.0510 0.5100 12.0000

Tallo 4 0 0 0

La capsaicina es el principal ingrediente activo que causa la pungencia en los chiles. Es un compuesto sólido cristalino en forma de agujas. La capsaicina es un alcaloide aparentemente inafectable por el frío o el calor, el cual retiene su potencial a pesar del tiempo, cocinado o congelado.

Características físico – químicas

• Fórmula: C18H27O3N.

• Peso molecular: 305.199 g/g-mol.

• Punto de fusión de 64.5ºC.

• Punto de ebullición de 210 –220 ºC.

• Forma cristales en forma de aguja, es inodoro, incoloro, insípido.

• A una presión absoluta de 0.01 mmHg, se sublima a 115 ºC

• Presenta su máxima absorción en UV a 227 – 228nm.

• Soluble en: éter etílico, alcohol etílico, acetona, alcohol metílico, ácido acético, tetracloruro de carbono, benceno y álcalis calientes, grasas, aceites.

• Insoluble en agua fría.

Métodos de extracción de capsaicina

• Lixiviado.

• Destilación por arrastre de vapor.

• Método por extracción Soxhlet.

Síntesis de la capsaicina

Se tiene la fenilalanina y se agrega la enzima fenilalanina amonio-liasa (PAL) la cual destruye un amonio y forma un ácido cinámico. Se agrega el componente 4-hidroxilasa (CaH4) agregando un grupo alcohol al anillo de benceno y formando el ácido p-cumárico. Se agrega el componente 3 hidroxilasa para nuevamente agregar otro grupo alcohol al anillo y formar el ácido cafeico. Si se agrega otro sustituyente 3 hidroxilasa se destruye un alcohol y se forma un éter metílico formando el ácido ferúlico. Para llegar a la vainillina no se han aislado pero existe la teoría que es producida por medio del acido ferulico via feruloil-CoA. Después se destruye el grupo alcohol y el grupo carboxilo se cambia por una amina formando la vainillilamina.

La síntesis se realiza en dos partes la primera se menciono anteriormente, por otro lado la segunda parte de la síntesis comienza con el aminoácido (valina). El componente BCAT cambia la amida del aminoácido y agrega un grupo carboxilo y esto es una deshidrogenas llamada α-ceto-isovalerato. La síntesis prosigue formando el isobutiril CoA, que da lugar a la síntesis de los acidos grasos en las caules se agrega el Malonil CoA. El resultado de estas síntesis es el 8-Metilnonanoil CoA al cual se le agrega un doble enlace en el carbono 6 formando el 8-Metil 6-nonaoil CoA.

Para finalizar se mezclan la vainillilamina y el 8-Metil 6-nonaoil CoA formando la molécula de la capsaicina.

Ajenjo

El ajenjo o absenta es una planta utilizada con diferentes fines medicinales, tanto sea por sus propiedades hipolipemiantes (propiedades de disminuir los niveles de lípidos en sangre), digestivas o adelgazantes. Estos beneficios se obtienen gracias a los principios activos que conforman su composición química. El ajenjo conocido con el nombre científico de Artemisia absinthium, es una planta utilizada con diferentes usos terapéuticos, que se derivan de cada uno de sus componentes.

Composición del ajenjo

• Lactonas sequiterpénicas: 0.15 al 0.4%. Dentro de estas se pueden mencionar: guayanólido, absintina, artabsina, matricida, anabsintina.

• Aceites esenciales: Beta-tuyona, acetato de trans-sabinilo, acetato de crisantenilo.

• Mono y sesquiterpenos: Alfa-tuyona, tuyano, tuyol, linalol, 1,8-cineol, alfa-curcumeno y espatulenol.

• Otros componentes: Flavonoides, ácidos fenoles y taninos.

Todos estos principios activos son los responsables de los beneficios que el ajenjo otorga al organismo.

La planta contiene del 0,2 al 0,5 por ciento de una esencia de color verdoso o azulado (dependiendo de sus características) y con un fuerte sabor amargo, y el principal componente es la tuyona, soluble en alcohol, pero no en agua. La planta tiene otro compuesto denominado la absintina, una sustancia amorfa de color amarillo, poco soluble en alcohol pero sí en agua.

La tujona es una cetona monoterpénica bicíclica saturada que en la naturaleza existe en dos formas estero isómeras, α-tujona con y la d-Isotujona. Hierve a 201 °C y es insoluble en agua, pero fácilmente soluble en etanol y éter.

Si bien este componente, en las dosis recomendadas, es el responsable de sus propiedades medicinales, en altas dosis, posee una gran toxicidad sobre el sistema nervioso y hepático, pudiendo incluso causar la muerte.

Control de insectos plaga

Las aplicaciones potenciales más destacadas de esta investigación son el control de insectos plaga, y organismos patógenos inductores de enfermedades en cultivos (hongos y nematodos). Los extractos y aceites obtenidos pueden utilizarse en la formulación de bioplaguicidas por sí solos o en combinación con otros componentes activos naturales para el control de plagas en agricultura ecológica y convencional, informan estas fuentes.

El proceso incluye la producción controlada en campo de un quimiotipo registrado de la planta ajenjo, distintos métodos de extracción (arrastre de vapor, orgánica o supercrítica) y la posterior caracterización química de los extractos.

Procesos de elaboración

Probamos distintos métodos para la obtención de un producto final:

• Destilación simple con alcohol, y destilación simple con agua, en el ají y el ajenjo.

• Destilación por arrastre de vapor en ají, ajenjo y ajo.

• Centrifugación en ajo.

Destilación simple con alcohol

• Ají y ajenjo.

o Macerar en alcohol etílico durante cinco (5) días.

o Filtrar.

o Destilar.

o Cristalizar durante cuatro (4) días.

• Se observó que no cristalizó y concluimos que no sucedió debido a que la esencia (aceite) del ají y la esencia del ajenjo permanecieron en la solución.

Destilación simple con agua

• Ají y ajenjo.

o Macerar en agua durante cinco (5) días.

o Filtrar.

o Destilar.

• Las soluciones se descompusieron en un período corto de tiempo debido a que no contaban agregado de conservantes.

Destilación por arrastre de vapor

• Ají, ajenjo y ajo.

o Armar el dispositivo.

o Llenar el balón de destilación con la materia prima.

o Destilar.

o Obtener la esencia junto al agua en una ampolla de decantación.

o Dejar decantar.

o Separar el agua de la esencia.

Centrifugación

• Ajo.

o Homogeneizar durante dos (2) minutos.

o Macerar en alcohol durante treinta (30) minutos.

o Centrifugar quince (15) minutos a 3500 RPM.

o Extraer el sobrenadante.

o Agregar ácido cítrico.

Diagrama de flujo

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