COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACEITE ESENCIAL DE LA ESPECIE ECUATORIANA CROTON RIVINIFOLIUS KUNTH (EUPHORBIACEAE)

Franklin Mauricio Mera Maldonado1, José Vinicio Montesinos Jaramillo1, Gianluca Gilardoni1

1Universidad Técnica Particular de Loja: Departamento de Química y Ciencias Exactas, Loja-Ecuador

*correspondencia: fmmera2@utpl.edu.ec

DOI: https://doi.org/10.26621/ra.v1i25.680

1.     Resumen

Este estudio, investigó la composición química y propiedades físicas del aceite esencial, extraído mediante destilación al vapor de la especie Croton rivinifolius Kunth del cantón Célica de la provincia de Loja-Ecuador; su análisis se realizó mediante cromatografía de gases acoplado a un detector de espectrometría de masas (GC-MS), cromatografía de gases acoplado a un detector de ionización de llama (GC-FID). Para la caracterización química tanto cualitativa como cuantitativamente se utilizaron columnas apolares (DB-5); en la determinación de la composición química se identificaron un total de 44 compuestos, de los cuales la mayoría son γ-muuroleno con el 15,3 %, (E)-cariofileno con el 11,7 %, β-elemeno con el 6,4 %, α-humuleno con el 5,7%, ar-curcumeno con el 3,8%, γ-elemeno con el 2,8%, (E)-nerolidol con el 2,7% y el spathunelol con el 2,4%.

Palabra Clave: Croton rivinifolius Kunth, aceite esencial, composición química, GC-MS, GC-FID.

2.     Abstract

This study, investigated the chemical composition and physical properties of the essential oil, that was extracted by steam distillation from the Croton rivinifolius Kunth species from the Célica canton of the Loja-Ecuador province; their analysis was carried out by gas chromatography coupled to a mass spectrometry detector (GC-MS), gas chromatography coupled to a flame ionization detector (GC-FID). For both qualitative and quantitative chemical characterization, apolar columns (DB-5) were used, in the determination of the chemical composition a total of 44 compounds, were identified, most of which are γ-muurolene with 15.3%, (E)-caryophyllene with 11.7%, β-elemene with 6.4%, α-humulene with 5.7%, ar- curcumene with 3.8%, γ-elemene with 2.8%, (E)-nerolidol with 2.7% and spathunelol with 2.4%.

Keyword: Croton rivinifolius Kunth, essential oil, chemical composition, GC-MS, GC-FID.

3.     Introducción

Las plantas han sido una fuente primordial para el desarrollo de la humanidad, en la región andina se han utilizado recursos vegetales desde hace aproximadamente 10.000 años como fuente de alimento, medicinas, combustible, materiales de construcción y herramientas de todo tipo (Torre et al., 2006; Vélez-Terranova et al., 2014). Las plantas medicinales, se han utilizado por mucho tiempo y actualmente se siguen utilizando como una fuente de nuevos fármacos, debido a la presencia de compuestos bioactivos, propiciando tratamientos para enfermedades neurodegenerativas (Mohanta et al., 2014; Panda et al., 2016). Estas investigaciones han permitido que no solo aumente el número de especies vegetales encontradas, sino que también se han aprovechado los beneficios que estas poseen (Calva, 2017). En Ecuador, existe una gran variedad topográfica y una variedad de climas que favorecen a la existencia de numerosas plantas, de las cuales se han realizado muchos estudios; sin embargo, según lo indican ciertos autores, ello no es suficiente para cubrir la  gran diversidad existente (Torre, 2006).

Según Murillo (1999), Croton es el segundo género con más riqueza y abundancia dentro de la familia Euphorbiaceae; cuenta con un número aproximado de 800 especies de distribución pantropical (Murillo, 2001). Muchas especies de este género se han utilizado en América del sur por  poblaciones indígenas, como medicina para el tratamiento del dolor y para trastornos del sistema digestivo (Ávila Ayala, 2014). Esto se señala en un estudio realizado a la especie Croton alnifolius L, donde se pudo evidenciar que el uso tradicional del extracto hidroalcohólico de los tallos secos de Croton alnifolius es válido para tratar problemas de salud relacionados con leishmaniasis (Inostroza, 2011); cabe destacar un estudio realizado a la especie Croton celtidifolius donde se puede evidenciar el efecto antiinflamatorio de la fracción etil acetato del extracto de dicha especie en la pleuritis inducida por carragenanos en ratas machos (Geisson M., 2006).

Los metabolitos secundarios, actúan como medio de defensa en las diferentes condiciones adversas que se presenten (García, 2004; Sepúlveda-Jiménez, 2003). Es importante señalar que la mayoría de los componentes de los aceites esenciales está ampliamente distribuida por toda la planta; además, aunque los aceites esenciales contienen muchos tipos diferentes de compuestos, uno o dos componentes a menudo dominan su opción fisiológica (Tisserand, 2014). Asimismo, es notorio cómo se extraen  aceites esenciales de una gran variedad de plantas, mediante varios métodos de los cuales el que más se utiliza es la destilación por arrastre con vapor de agua, que consiste en cerrar en una cámara inerte la muestra, la cual es sometida a una corriente de vapor de agua sobrecalentado, provocando que la esencia así sea arrastrada y posteriormente condensada, recolectada y separada de la fracción acuosa (E. E. Stashenko, 2009).

La composición química de los aceites esenciales es muy compleja, porque posee una mezcla de diferentes compuestos de naturaleza química, con la diferencia y propiedad de que son volátiles y dependen del proceso metabólico de la planta. Por ende este proceso cambia según las condiciones intrínsecas y extrínsecas a las que es sometida dicha planta (Arnaldo et al., 2009),(E. Stashenko et al., 2007).

El presente estudio se basa en el análisis del aceite esencial de la especie Croton rivinifolius Kunth perteneciente a la familia Euphorbiaceae; el objetivo de esta investigación, es conocer la composición química tanto cualitativa como cuantitativa del aceite esencial de la especie Croton rivinifolius Kunth, puesto que no se ha reportado ningún estudio de la composición química de esta especie, contribuyendo así con información química de la flora ecuatoriana y ayudando por tanto a la identificación de compuestos  para  futuras investigaciones.

4.     Materiales y métodos

Recolección de material vegetal

La recolección del material vegetal de la especie Croton rivinifolius Kunth, se realizó en la provincia de Loja- Ecuador, por los alrededores de la cabecera cantonal Célica, a una altitud de 2665 m.s.n.m.; las coordenadas de recolección son 4°06'02.3"S 79°57'09.4"W. Cabe reseñar que esta es una especie de planta que se la puede encontrar en cualquier época del año; la especie fue identificada por el Dr. Nixon Cumbicus Torres, botánico de la UTPL; la planta fue recolectada bajo el permiso del Ministerio del Medio Ambiente (MAE-DNB-2016-0655)  y una muestra se encuentra en el herbario de la universidad Técnica Particular de Loja con el número de voucher HUTPL8027.

Destilación y obtención del aceite esencial

El aceite esencial se obtuvo de las partes aéreas de la planta; la destilación se realizó con muestra seca, a la cual se le realizó la destilación por arrastre de vapor en un aparato tipo Clevenger durante 4 horas. Se realizaron cinco (5) destilaciones con 1500, 3200, 4140, 3800 y 4730 gramos de material vegetal; el aceite esencial obtenido se secó con sulfato de sodio anhidro y luego se almacenó a -4°C. El rendimiento se lo expresó en valores medios y valores de desviaciones estándar y se informó como porcentajes p/p.

Análisis físico

La densidad relativa se determinó utilizando un picnómetro de 1 cm3 y el índice de refracción se midió con un refractómetro modelo Abbe Refractometer, Marca Boeco de origen alemán. Todas las propiedades fueron expresadas como valores medios con sus respectivas desviaciones estándar de 3 mediciones.

Análisis químico del aceite esencial

Análisis cualitativo

El aceite esencial fue analizado por GC; se utilizó un equipo Agilent Technologies serie 6890N, acoplado a un espectrómetro de masas Agilent serie 5973N (Santa Clara, CA, USA) y equipado con una columna capilar DB-5MS (5%-fenil-metilpolisiloxano, 30 m, 0,25 mm de diámetro interno, 0,25 µm de espesor de película; J & W Scientific, Folsom, CA, USA). Para la separación de los volátiles constituyentes, se utilizó el siguiente programa de temperatura: 5 minutos a 60°C, 3°C/min hasta 165°C, 15°C/min hasta 250°C, y se mantiene durante 10 minutos. Las temperaturas del inyector y del detector se mantuvieron a 220°C. El gas portador fue helio, a un caudal de 1 ml/min. El inyector funcionó en modo Split, con una relación de división de 1:50. El rango de la masa de adquisición se fijó en 40-350 m/z. Modo de ionización: impacto de electrones (70 eV). El aceite esencial se diluyó 1:100 v/v en diclorometano (Fisher Scientific, 99,9% de pureza) y se inyectó 1ul de la solución.

En las mismas condiciones, se realizaron corridas con una mezcla de alcanos (C9 de BDH, pureza del 99% y C10-C25 de Fluka, pureza del 99%); para la identificación de los componentes del aceite esencial se calcularon los índices de retención lineal según Van Den Dool y Kratz (Arov & Dym, 2018 ; Barzalona & Casanova, 2008). La identificación de los compuestos se realizó por medio de la comparación de los índices de retención lineales y se procedió en la comparación de espectros de masa suministrado experimentalmente con los datos presentes en la bibliografía(Adams, 2007). Esta colección de espectros, publicados espectros fueron obtenidos por GC-MS (columna DB5-MS). En aquellos casos de una asignación correcta de un componente, se han indicado de las hipótesis deducidas a partir de un examen de los espectros de masas a través de la comparación con la base de datos presente en el instrumento (Wiley 7N). El registro de datos de espectros de masas de 2005, ISBN: 0-471-44097-5 es correspondiente al número de parte HP G1035B, 390.000 espectros, 316.934 compuestos.

Análisis cuantitativo

El análisis cuantitativo del aceite esencial se realizó en un cromatógrafo de gases Agilent Technologies (modelo 6890N), acoplado a un detector de ionización de llama (FID), y utilizando un autoinyector serie 7683N (Agilent, Little Falls, USA); los parámetros analíticos fueron los mismos que se utilizaron en el análisis cualitativo. La composición porcentual se la determinó correlacionando las áreas de los picos del GC con el cromatograma total, sin aplicar ningún factor de corrección, pero normalizando los valores con nonano como patrón interno, los valores del análisis cualitativo se expresan como los valores medios de tres inyecciones. Los parámetros analíticos fueron los mismos como el análisis GC-MS.

5.     Resultados

El aceite esencial de las partes aéreas de la especie Croton rivinifolius Kunth se obtuvo mediante destilación con vapor de agua durante 4 horas, el cual dio un rendimiento de 0,0035%, luego de finalizada la destilación, la fase orgánica se colocó en botellas de color ámbar y se almacenó en refrigeración a una temperatura de -4°C. Las propiedades físicas y químicas se detallan a continuación.

Propiedades físicas

Se determinaron dos propiedades físicas: índice de refracción (n= 1,4936 ± 0,0005) y densidad relativa (d= 0,919± 0,001 g/ml); la densidad que se obtuvo es menor a la del agua (1 g/ml), típica de un aceite esencial. Esto, acorde a la bibliografía existente, se debe a la composición propia de los aceites esenciales, que están compuestos fundamentalmente por terpenos y derivados, compuestos orgánicos con átomos ligeros (C, H, O) formando cadenas y anillos (Sánchez, 2006); como la densidad de los aceites esenciales varía entre 0,84 y 1,18 dependiendo de la especie y lugar de origen (Costa-Batllori, 2003), en este contexto algunos autores afirman que las propiedades físicas están determinadas por las características genéticas, ubicación geográfica y estados fenológicos de la planta (Benyelles et al., 2017; Zaibet et al., 2015; Ana-viorica et al., 2014). El índice de refracción es una magnitud exclusiva de cada aceite esencial y que cambia si éste se diluye o se mezcla con otras sustancias. Por lo tanto, se usa como control de calidad de un aceite esencial (Sánchez, 2006).

Composición química

La identificación de los compuestos del aceite esencial se realizó en base a la retención lineal calculada (LRIcal.), índice de retención leída (LRI ref.), y los espectros de masas, en comparación con la literatura de Robert P. Adams (Rajčević, 2015; Adams, 2007), que nos da la información requerida para poder identificar cada uno de los componentes presentes en el aceite esencial. La tabla 1 presenta los componentes del aceite esencial de la especie Croton rivinifolius Kunth, determinado por GC-MS y cuantificado por GC-FID. Se pudieron identificar cuarenta y cuatro compuestos del aceite esencial, lo que representó el 79.96% de todo el aceite esencial, entre monoterpenos 1,21%, sesquiterpenos 68,2% y otros compuestos 1,77% e indeterminados 8,78%; los compuestos mayoritarios presentes en el aceite esencial fueron γ-muuroleno con el 15,3%, (E)-cariofileno con el 11,7 %, β-elemeno con el 6,4 %, α-humuleno con el 5,7%, ar-curcumeno con el 3,8 %, γ-elemeno con el 2,8%, (E)-nerolidol con el 2,7% y el spathunelol con el 2,4%.

Tabla 1. Composición Química del aceite esencial de Croton rivinifolius Kunth de la provincia de Loja- Ecuador

Picos

 Compuesto

LRIcala

LRI refb

Área Relativa %c

σ

1

α-pineno

936

939

traza

-

2

β-pineno

976

979

traza

-

3

δ-3-careno

1006

1011

0,3

0,13

4

limoneno

1025

1029

traza

-

5

1,8 cineol

1028

1031

0,1

0,01

6

linalool

1099

1096

0,6

0,03

7

n-nonanal

1104

1100

0,3

0,01

8

2-undecanona

1292

1294

0,5

0,09

9

indeterminado

1327

-

0,7

0,20

10

δ-elemeno

1331

1338

0,3

0,01

11

α-copaeno

1370

1376

1,9

0,05

12

β-bourboneno

1377

1388

0,4

0,01

13

β-cubebeno

1382

1388

0,4

0,02

14

β-elemeno

1385

1390

6,4

0,13

15

(E)-cariofileno

1412

1419

11,7

0,33

16

β-gurjuneno

1422

1433

0,3

0,01

17

γ-elemeno

1424

1436

2,8

0,01

18

α-trans- bergamoteno

1429

1434

0,2

0,01

19

β-copaeno

1437

1432

0,2

0,01

20

α-humuleno

1448

1454

5,7

0,07

21

indeterminado

1452

-

0,6

0,07

22

cis-cadina-1(6),4-dieno

1455

1463

traza

-

23

indeterminado

1470

-

1,1

0,03

24

γ-muuroleno

1475

1479

15,3

0,24

25

ar-curcumeno

1478

1480

3,8

0,13

26

indeterminado

1481

-

0,4

0,23

27

trans-muurola-4(14),5-dieno

1484

1493

0,5

0,64

28

biciclogermacreno

1488

1500

3,1

0,90

29

α-muuroleno

1493

1500

0,8

0,27

30

γ-cadineno

1506

1513

0,9

0,38

31

cubebol

1509

1515

0,8

0,19

32

δ-cadineno

1513

1523

2,2

0,66

33

indeterminado

1526

-

0,6

0,02

34

germacreno B

1551

1561

0,1

0,03

35

indeterminado

1556

-

0,2

0,07

36

(E)-nerolidol

1560

1563

2,7

1,08

37

spathunelol

1570

1578

2,4

0,11

38

davanona

1576

1587

1,0

0,22

39

indeterminado

1579

-

traza

-

40

viridiflorol

1587

1592

0,3

0,37

41

epóxido de humeleno II

1601

1608

0,7

0,01

42

1,10-di-epi-cubenol

1609

1619

1,2

0,01

43

indeterminado

1616

-

traza

-

44

epi-α-cadinol

1639

1640

0,7

0,16

45

α-muurolol (=torreyol)

1644

1646

0,2

0,15

46

α-cadinol

1652

1654

traza

-

47

shyobunol

1688

1689

traza

-

48

2-pentadecanona

1697

1697

traza

-

49

indeterminado

1709

-

0,2

0,02

50

indeterminado

1836

-

traza

-

51

ciclopentadecanolida

1841

1833

1,2

0,08

52

(5E,9E)-acetona de farnesilo

1909

1913

0,8

0,54

53

(E,E)-geranil linalol

2024

2027

traza

-

54

n-octadecanol

2082

2077

traza

-

55

indeterminado

2109

-

5,5

0,27

 

Monoterpenos Hidrocarbonados

0,47 %

 

 

Monoterpenos Oxigenados

0,74 %

 

 

Sesquiterpenos Oxigenados

11,56 %

 

 

Sesquiterpenos Hidrocarbonados

56,64 %

 

 

Ni

8,78%

 

 

Otros

1,77 %

 

 

Totales identificados

79,96%

 

a Índices de retención lineal calculados (LRI) en columna capilar DB-5MS; b Índices de retención lineal según literatura; c los valores porcentuales relativos son la media de tres determinaciones con una desviación estándar relativa (% RSD), Ni: indeterminados.

En la figura 1 se muestra un cromatograma típico del aceite esencial de la especie Croton rivinifolius Kunth

Figura 1: Cromatograma de gases típico del aceite esencial, especie Croton rivinifolius Kunth

6.     Discusión

A lo largo de la historia se han utilizado plantas de todo tipo para la medicina tradicional (para tratar trastornos digestivos, inflamatorios y hasta ciertas enfermedades como la leishmaniasis), en la actualidad, se han encontrado diferentes compuestos que han dado un gran valor a la medicina, todo esto gracias al estudio de especies vegetales las cuales no solo han aportado un gran valor en la farmacéutica, sino también en la industria textil, alimenticia, cosmética, etc.(López, 2004).

La obtención de nuevos aceites esenciales permite conocer y abrir un campo para nuevas investigaciones, sobre el estudio de sus diferentes compuestos y aplicaciones; por ello, este estudio nos da a conocer sobre los componentes presentes en este aceite esencial obtenido de la especie Croton rivinifolius Kunth.

La cuantificación se la realizó mediante el método basado en las entalpias de combustión, el cual permite una descripción del 100% de los compuestos presentes en el aceite esencial, a través de los factores de respuesta de cada componente y su área determinada en FID (De Saint Laumer et al., 2015 ; Tissot et al., 2012).

En el análisis del aceite esencial de Croton rivinifolius Kunth, determinado por GC-MS y cuantificado por GC-FID, fueron hallados 54 compuestos, de los cuales 44 se pudieron identificar (ver tabla 1). Se encontró una gran cantidad de sesquiterpenos (68,21%), incluidos γ-elemeno, γ-cadineno, α-humuleno, β-elemeno, β-cubebeno, (E)-cariofileno, γ-muuroleno siendo estos dos últimos los compuestos mayoritarios, que en compañía de los monoterpenos (1,21%) son los compuestos con mayor presencia en la especie Croton rivinifolius Kunth (Coy Barrera & Gómez, 2015); en otros estudios de AE de especies del género Croton como en C. trinitatis se encontraron que en su mayoría poseía sesquiterpenos (principalmente cariofileno) el cual también se encuentra presente en la especie Croton rivinifolius (Jaramillo-Colorado, 2016).

 Ello confirma por qué el género Croton es uno de los más estudiados por su alto contenido de actividad biológica y su amplio rango de usos a nivel etnobotánico mostrado por diversas investigaciones (Barrera et al., 2016); como ejemplo, sus hojas se usan como agente cicatrizante; además, posee propiedades antiinflamatorias, antisépticas y hemostáticas, así como antidiarreicas (Tamariz O., 2013; Luna & Suárez, 2018). Especies del género croton como Croton celtidifoliu y Croton malambo son utilizadas de forma ancestral para el tratamiento de diabetes, diarrea, reumatismo, úlcera gástrica y como antiinflamatorio y analgésico (G. M. Nardi et al., 2003; Suárez et al., 2003).

Hay pocos informes sobre la química de la especie Croton rivinifolius Kunth, pero en análisis realizados a diferentes especies del género Croton recolectadas en la amazonia brasilera, como C. cajucara C. grandulosus, C. palanostigma, C. sacaquinha, C. pullei, C trinitatis, se reportaron diferentes tipos de compuestos, de los cuales se encontraron dos tipos de quimiotipos; para el quimiotipo A, los componentes mayoritarios hallados fueron: cariofileno, biciclogermacreno, α-humuleno. Para el quimiotipo B fueron germacreno, cariofileno y β-elemeno (Maia & Andrade, 2009).

Entre los compuestos en el aceite esencial de Croton rivinifolius Kunth encontramos el β-elemeno, compuesto de interés científico debido a su capacidad antitumoral, con el cual se han realizado experimentos que han demostrado que tiene efectos antiproliferativos hacia algunos tipos de cánceres como glioblastoma, mama, hígado, laringe, leucemia y ovarios (Zhu et al., 2011; Yao et al., 2008), En un estudio realizado por Jürg Gertsch del Instituto Federal Suizo de Tecnología, el cariofileno demostró ser agonista selectivo del receptor cannabinoide de tipo 2 y ejercer efectos significativos antiinflamatorios en ratones; no obstante, si este compuesto es capaz de modular los procesos inflamatorios en los seres humanos a través de la sistema endocannabinoide es aún desconocido (Gertsch et al., 2008).

7.     Conclusiones.

El presente estudio aportó al conocimiento de los aceites esenciales como el primer análisis de la especie Croton rivinifolius Kunth, pudiendo determinar cuarenta y cuatro compuestos que representan el 79,96% total del aceite esencial, siendo los más abundantes los sesquiterpenos. Los compuestos mayoritarios fueron γ-muuroleno con el 15,3%, (E)-cariofileno con el 11,7%, β-elemeno con el 6,4 %, α-humuleno con el 5,7%, ar-curcumeno con el 3,8% y el γ-elemeno con el 2,8%.

8.     Agradecimientos.

Estamos agradecidos con el programa de maestría en Química Aplicada de la Universidad Particular de Loja, Ecuador, por su apoyo tanto científico como financiero.

Contribuciones de los autores: Todos los autores enumerados en este trabajo proporcionaron contribuciones académicas al desarrollo de este manuscrito; investigación: Franklin Mera Maldonado; análisis formal: José Vinicio Montesinos; revisión y edición: Gianluca Gilardoni.

Conflictos de interés: Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés.

9.     Referencias citadas

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