Prosopis juliflora obtenida por precipitación con etanol
Fernando Rincón*, Carmen Clamens, Olga Beltrán, Rocio Guerrero y Lilian Sanabria.
Centro de Investigaciones en Química de los Productos Naturales “Dra. Gladys León de Pin- to”. Facultad de Humanidades y Educación. Universidad del Zulia; Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela. Apartado Postal 526. *frinconciqpn@gmail.com
Resumen
El objetivo de este trabajo es evaluar la caracterización fisicoquímica de la goma de semilla de Prosopis juliflora obtenida por precipitación con etanol absoluto. Se determinó el contenido de humedad, ceniza, grasa, proteína, carbohidratos totales, la rotación óptica, la composición de azucares, la viscosidad intrínseca, y el peso mo- lecular. El contenido de proteína (4,24 %) y los carbohidratos totales (99,89 %) son mayores a los valores publicados para la goma de semilla de P. juliflora obtenida por sucesivas extracciones acuosa. Los resultados obtenidos por cromatografía líquida (HPLC), revelaron la presencia de manosa y galactosa como componentes mayori- tarios. La relación M/G de la goma estudiada (1.85), es similar a la reportada para la goma guar (1,80). La viscosidad intrínseca de la goma investigada (12,98 dL/g), es mayor al valor reportado previamente para esta especie (11,78 dL/g) y a los valores exhibido para otros galactomananos (GMs) no tradicionales. Las características fisi- coquímicas exhibidas por el GMs obtenido del endospermo de la semilla de la goma de P. juliflora por precipitación con etanol, se encuentra en el rango reportado para GMs. Las variaciones observadas están relacionadas con el método de separación y el tratamiento químico aplicado para el procedimiento de extracción de los galacto- mananos y/o al origen botánico de las semillas.
Recibido: 07-04-2017 Aceptado: 18-10-2017
Abstract
The aim of this work is to evaluate the physicochemical characterization of the Pro- sopis juliflora seed gum obtained by precipitation with absolute ethanol. The mois- ture, ash, fat, protein, total carbohydrates, the optical rotation, sugar composition intrinsic viscosity and molecular weight were determined. The protein content (4,24
%) and the total carbohydrates (99,89 %) are higher than the values published from
P. juliflora seed gum obtained by successive extractions with water. The results ob-
tained by liquid chromatography (HPLC), revealed the presence of mannose and
galactose as the major components. The (M/G) ratio was (1.85), which is quite simi-
lar to that of guar gum (1.80). The intrinsic viscosity of the gum seed investigated
(12,98 dL/g) is higher than that previous reported (11,78 dL/g) and to the values ex-
hibited for other not traditional GMs. The physicochemical characteristics exhibited
of the galactomannans obtained from the endosperm P. juliflora seed, by precipita-
tion with ethanol, was in the range of other reported GMs. The observed variations
could be related to methods of separation and the chemical treatment applied for
the extraction of galactomannans and/or to the botanical origin of the seeds.
Las gomas de semilla “galactomananos (GMs)”, son polisacáridos neutros constituidos por unidades de manosa y galactosa, que presentan una estructura molecular lineal formada por cadenas de D-manosa con enlaces en posición β-(1- 4), en la cual se unen varias ramas de D-galactosa mediante enlaces α-(1-6) (Dakia et al. 2008). Los galactomananos de mayor importancia comercial son los obteni- dos del endospermo de las semillas de los árboles de Cyamopsis tetragonolobus (goma guar) y Ceratonia siliqua (locust bean) (Seisun 2012), seguidos de la goma de fenugreek producida por Trigonella foenum Graecum L y de la goma tara pro- ducida por Caesalpinia spinosa, las cuales se utilizan en un grado mucho menor (Wielinga 2009).
Los galactomananos presentan diferentes aplicaciones tales como espesantes, estabilizadores de emulsión, formación de película, y como inhibidores de la crista- lización en la fabricación de caramelos y del fenómeno de sinéresis en productos lácteos; adicionalmente, tienen aplicación en la industrias farmacéutica, cosméti- ca, textil, minera, y petrolera (perforación de yacimientos) (Braun y Rosen 2010; Wielinga, 2009). Otra propiedad interesante de estos polímeros naturales es su capacidad para formar mezclas sinérgicas con otros polisacáridos tales como la goma xantán y kappa-carragenatos, debido a que forman soluciones altamente viscosas y geles más fuertes (Pinheiro et al. 2011).
La amplia aplicación y versatilidad de los galactomananos ha incentivado la búsqueda de nuevas especies productoras de goma a nivel de la semilla. Diver- sos estudios se han publicado acerca de la caracterización físico-química y las pro- piedades reológicas de fuentes no tradicionales de galactomananos, tales como: Leucaena leucocephala (Lombardi y Ramalho 2003), Lallemania royleana (Farah- naky et al. 2010), Dimorphandra gardneriana (Cunha et al. 2009), Mucuna flagellipes (Nwokocha y Williams 2009), Gleditsia triacanthos, Sophora japonica, Adenanthera pavonina y Caesalpinia pulcherrima (Sciarini et al. 2009; Cerqueira et al.2009; Bour- bon et al. 2010) y de Prosopis spp (López-Franco et al. 2013).
Prosopis juliflora es un árbol ampliamente diseminado en diferentes municipios del estado Zulia, Venezuela. El polisacárido obtenido mediante sucesivas extrac- ciones acuosas del endospermo de la semilla de P. juliflora, es un galactomanano, con características fisicoquímicas similares a los comerciales (Rincón et al. 2014). Se ha evidenciado que el rendimiento, las propiedades fisicoquímicas y funcionales de los galactomananos dependen en grado significativo del método de separación y tratamiento químico aplicado para la extracción y obtención de estos materiales (Lopes da Silva y Goncalves 1990; Azero y Andrade 2002; Ibañez y Ferrero 2003; Dakia et al. 2008).
El objetivo de este trabajo es evaluar la caracterización fisicoquímica de la goma
de semilla de Prosopis juliflora obtenida por precipitación con etanol.
La goma de Prosopis juliflora se obtuvo de las semillas de árboles ubicados en el Municipio Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela, Sur América. La identificación bo- tánica fue realizada por la Doctora Carmen Clamens, especialista en Botánica, de la Universidad del Zulia. Las vainas se colectaron en el período no lluviosa (Ene- ro-Marzo, 2013), se trasladaron al laboratorio, se secaron en una estufa Fisher a 80
ºC por 1 h, seguidamente se separó la cubierta para extraer las semillas. Posterior- mente, se quebró las semillas con un molino de café para luego separar en forma manual el endospermo del cotiledón.
El endospermo (60 g) se colocó en agua bidestilada con agitación constante durante 24 h, a 25 °C luego se filtró a través de un colador. La goma disuelta en el filtrado se precipitó con etanol en una proporción 1:1 La solución resultante se lio- filizó (-40ºC, 133x 10-3 mBar), LABCONCO, Freezone 6). La muestra liofilizada se di- solvió en agua destilada, se filtró en una malla de poliéster (5 µm), y se centrifugó a 10000 rpm, durante 20 min y el sobrenadante se liofilizó y almacenó en frascos de vidrio cerrados herméticamente para su posterior uso.
El contenido de humedad se determinó según norma AOAC (1975). El conte- nido de ceniza se determinó incinerando la muestra en un horno mufla a 500 ºC durante 8 h, hasta la determinación de peso constante. Se empleó el método de Kjeldahl para cuantificar el contenido de nitrógeno total; el factor de conversión de 5,87 se usó para calcular el contenido de proteína. El contenido de grasa se de- terminó con base al extracto etéreo obtenido a partir de 2 g de gomas de Prosopis, se usó un equipo de extracción Soxhlet System HT 1043 por 16 h, empleando como disolvente de extracción una mezcla de éter etílico: éter de petróleo en propor- ción 1:1. Los carbohidratos totales se determinaron por la diferencia entre 100 y la suma de todos los componentes. La rotación óptica de las soluciones acuosas de la goma de P. juliflora al 0.5 % (m/v) se midieron en un Polarímetro Perkin-Elmer (Modelo 343) a 589 nm.
La muestra (100 mg) se hidrolizó con ácido sulfúrico (1N, 10 mL), por 8 h a 100
ºC. El hidrolizado se neutralizó con carbonato de bario, se filtró con papel Whatman
Nº 1, y se redujo en volumen. La composición de azúcar se determinó por croma-
tografía líquida de alta resolución (HPLC). Se empleó un cromatógrafo Water 410,
provisto con un detector de índice de refracción, y una columna Nova-Pack amino
(4,6 mm x 250 mm). Se usó una mezcla de acetonitrilo: agua (85:15), como disol-
vente a un flujo determinado (1,0 mL / min). Se usaron patrones estándares de di-
ferentes carbohidratos (arabinosa, glucosa, ramnosa, xilosa, manosa y galactosa).
Se prepararon soluciones de goma de P. juliflora al 1 % en NaCl 0,1 M. Las medi- ciones se realizaron en un viscosímetro capilar Ubbelohde (Cannon Instruments, modelo I-71), a 25 + 0,1 º C. El peso molecular viscosimétrico (Mv) se calculó a partir de los valores obtenidos de viscosidad intrínseca en la ecuación de Mark-Houwink: η = (K. Mvα), Donde K (5,13 x 104) y α (0,72), constantes reportada para la goma guar (Beer et al. 1999).
La data del análisis composicional de la goma de semilla de Prosopis juliflora obtenida por precipitación con etanol se muestra en la Tabla 1. Los contenidos de humedad, ceniza y grasa se encuentran en el rango de valores observados para diferentes especies de Prosopis (Chaires-Martínez et al. 2008; Azero y Andrade 2002). La goma de P. juliflora exhibe una rotación óptica de (+68,79), valor muy si- milar al descrito para la goma guar (+68,16) y mayor a los observado para otros ga- lactomananos (López-Franco et al. 2013; Murwan et al. 2012; Tako et al. 1984). Los carbohidratos totales (99,89 %) son mayores a los valores publicados para la goma de esta especie obtenida a través de sucesivas extracciones acuosas (98,46%) (Rin- cón et al. 2014), y a la goma de semilla de Prosopis spp. obtenida por precipitación con etanol (95 ,40%) (López-Franco et al. 2013).
El contenido de proteína de la goma estudiada (4,28 %), es mayor al valor re- portado previamente para esta especie en Venezuela (0,60 %) (Rincón et al. 2014), y a los valores observados para las especies de P. juliflora (Azero y Andrade, 2002; 2006), P. pallida (1.02 %) (Chaires-Martínez et al. 2008), y Diomorphandra gardneria- na Tul (1.75 %) (Cunha et al. 2009); pero comparable a los valores publicados para las gomas de semilla de Prosopis spp (4,50 %) (López-Franco et al. 2013), Cyamopsis tetragonolobus (4,46 %) y Ceratonia siliqua (4,57 %) (Wu et al. 2009). El alto conteni- do de proteína exhibido por la goma en estudio, probablemente, está vinculado a la no detección de residuos de los cotiledones presentes en el proceso de extrac- ción de la goma (López-Franco et al. 2013).
Tabla 1. Análisis composicional de la goma de semilla de Prosopis juliflora obtenida por precipitación con etanol.
Parámetros | |
Humedad (%) | 10.19 + 1.01 |
Ceniza (%) | 0.70 + 0.12 |
Grasa (%) | 0.006 + 0.002 |
Carbohidratos totales (%)a | 99,89 + 4.23 |
Rotación óptica ( [α]D) | +68,79 |
Proteína (%) | 4,28 + 0.99 |
Los resultados se presentan como medias más o menos la desviación estándar.
ªEl contenido total de carbohidratos se calculó por diferencia 100%
sobre base seca.
Los resultados obtenidos por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), Tabla 2, revelaron la presencia de manosa y galactosa como componentes mayori- tarios. Estos resultados confirman que el polisacárido aislado del endospermo de la semilla de P. juliflora es un galactomanano (99,89 % m/v de galactosa más mano- sa). No se evidenció la presencia de glucosa, como se reportó previamente para la goma obtenida de esta especie (Rincón et al. 2014), lo que sugiere que el método aplicado (precipitación con etanol) es más eficiente para la obtención del galacto- manano puro. La relación manosa/galactosa (M/G) de la goma estudiada (1.85), es similar a la reportada para la goma guar (1.80) (Pinheiro et al. 2011), y se encuentra en el rango de los valores publicados para las gomas de semilla de P. juliflora (1,74
- 1,64), P. pallida (1.02), Prosopis spp (1,54) y P. fleuxosa (2,1) (Rincón et al. 2014;
López-Franco et al. 2013; Chaires-Martínez et al. 2008; Azero y Andrade, 2006).
juliflora obtenida por precipitación con etanol.
Composición de Azúcares (%) | |
Manosa | 64,89 + 2.62 |
Galactosa | 35,00 + 1.56 |
Glucosa | ND |
Galactomanano (M + G) | 99,89 + 3.85 |
Relación M/G | 1.85 + 0.78 |
Los resultados se presentan como medias más o menos la desviación estándar La determinación se realizó por duplicado en un HPLC. ND: No detectado
La viscosidad intrínseca de la goma de semilla de P. juliflora investigada (12,98 dL/g), Tabla 3, es significativamente mayor que el valor publicado previamente para esta especie (11,78 dL/g) (Rincón et al. 2014), y al valor exhibido para las gomas de semilla de Caesalpinia pulcherrima (11.34 dL/g) (Cerqueira et al. 2009), Gleditsia tria- canthos (10.42 dL/g) y Adenanthera pavonina (10.42 dL/g) (Cerqueira et al., 2009), pero comparable a los valores reportados Prosopis spp (12.36 dL/g) (López-Franco et al. 2013). Las gomas comerciales derivadas de las especies Cyamopsis tetrago- nolobus, Ceratonia siliqua y Caesalpinia spinosa, exhiben valores significativamente mayores de viscosidad intrínseca 15.08 dL/g, 14.20 dL/g y 14.55 dL/g, respectiva-
mente (Wu et al. 2009). El peso molecular viscosimétrico, Tabla 3, es similar a los publicados para gomas de semillas de diferentes especies de Prosopis (Azero y Andrade, 2006; López-Franco et al. 2013).
Tabla 3. Parámetros fisicoquímicos de la goma de semilla de Prosopis juliflora obte- nida por precipitación con etanol.
Parámetros | |
Viscosidad intrínseca (dL/g) | 12,98 + 2.02 |
6 | 1.41 + 0.76 |
Peso molecular viscosimétrico (Mv x 10 )
Los resultados se presentan como medias más o menos la desviación estándar
Las características fisicoquímicas exhibidas por el galactomanano obtenido del endospermo de la semilla de la goma de P. juliflora por precipitación con etanol, se encuentra en el rango reportado para GMs. Las variaciones observadas están re- lacionadas con el método de separación y el tratamiento químico aplicado para el procedimiento de extracción del galactomanano, y/o al origen botánico (anatomía y morfología de las semillas).
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Vol.51 Nº 3___________
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