El Aloe vera (Aloe barbadensis Miller), de nombre común Sábila o Sávila, es la especie de Aloe más utilizada en el mundo en la medicina tradicional, como antibacteriano, en cicatrización de heridas, como antioxidante, además de tener una acción en los mecanismos de inmunidad. Se conocen aproximadamente 75 compuestos activos, donde destacan fenoles como cromonas (aloesina) y antraquinonas (barbaloína, isobarbaloína y aloemodina), así como polisacáridos, generado el interés de estudiar su actividad biológica en la industria para la aplicación de estos compuestos en productos cosméticos, farmacéuticos y alimentos, teniendo cuidado en la manipulación para evitar la pérdida de las propiedades naturales de la planta. En el presente trabajo se obtuvieron dos extractos, acuoso y etanólico, mediante maceración, comparados con un extracto obtenido comercialmente, a los tres extractos se les aplicaron pruebas químicas preliminares y posteriormente, se analizaron los espectros de IR obtenidos, observando principalmente señales de compuestos polihidroxilados con bandas correspondientes de OH entre 3000 y 3700 cm-1. Posteriormente se evaluó el efecto del proceso de extracción usado comercialmente sobre la estabilidad de los compuestos activos, aplicando técnicas de conservación como la microencapsulación, por lo que de la misma forma el extracto comercial fue microencapsulado con maltodextrina y analizado con microscopia electrónica de barrido, pruebas químicas e IR, con el fin de comparar los compuestos activos presentes en este, con los extraídos en el laboratorio.
Palabras clave: Aloe vera, compuestos activos, actividad biológica, microencapsulación.
The Aloe vera (Aloe barbadensis Miller), common name Sabila o Savila, is the Aloe specie more used in the World as a traditional medicine, antibacterial, antioxidant among others. In the actuality are known 75 active compounds including phenols like chromones and anthraquinones. For this reason is important to study its biological activity for its application in cosmetic, pharmaceutic, food products, realizing a good manipulation to avoid the waste of the functional properties. In the present study was obtained an aqueous and ethanolic extract and were compared with a commercial extract of this plant. The three extracts were analyzed by IR method. In the IR spectrums was observed signals of polyhydroxy compounds with bands that correspond to OH between 3000 and 3700 cm-1. After that was evaluated the effect of the commercial extraction process and then was realized a microencapsulation with maltodextrins. Also the commercial extract was microencapsulated. The laboratory and commercial savila extracts microencapsulated was analyzed by scanning Electron Microscope and IR method.
Keywords: Aloe vera, active compounds, biologic activity, microencapsulation
El uso de extractos vegetales ha adquirido gran importancia en la industria cosmética, farmacológica y de alimentos, ya que permiten generar productos inocuos, con propiedades biológicas y funcionales dependiendo de su estabilidad durante la extracción, conservación y manipulación, ya que este tipo de compuestos pueden ser sensibles a factores como el calor o la luz, buscando así técnicas adecuadas para su conservación, una de estas técnicas puede ser la microencapsulación por secado por aspersión.
La planta de Aloe vera o sábila es originaria de África con 360 especies. Se ha utilizado durante siglos para la salud y la belleza, destacando sus propiedades dermatológicas[1]. Se caracteriza por la presencia de compuestos fenólicos, destacando los derivados hidroxiantracénicos (aloína) y los derivados cromónicos (aloesina)[2],[3], los cuales ejercen una amplia gama de actividades biológicas como: antifúngico, antimicrobiano, anticancerígeno, antioxidante[4], analgésicos y poseen potentes propiedades antibióticas, tanto para virus como para bacterias[5]. El gel está constituido principalmente de agua, mucílagos y otros carbohidratos, ácidos y sales orgánicas, enzimas, esteroles, triacilglicéridos, aminoácidos, trazas de alcaloides, vitaminas y diversos minerales[6]. La presencia de polisacáridos es lo más destacado de la composición del mucílago, ya que muchas de las actividades biológicas presentes son atribuidas a estos, los cuales son responsables de las propiedades inmunomoduladoras, antivirales, antibacteriales y antiinflamatorias[4].
Obtención de extractos. Se obtuvieron dos extractos por maceración, uno acuoso y otro etanólico de Aloe vera. Ambos extractos, por separado, se concentraron en un rotavapor Büchi R-205 y una bomba de vacío Büchi vav V-500 y posteriormente se llevaron a sequedad en una estufa con recirculación de aire Oven series 9000 Thermolyne, ambas etapas se llevaron a cabo a una temperatura de 40 °C, secándose de la misma forma el extracto comercial.
Microencapsulación. Una porción del extracto comercial líquido, fue mezclado con maltodextrina y posteriormente secado en un Spray Dryer (BUCHI, B-191). Y el polvo obtenido fue analizado en un microscopio electrónico de barrido de alto vacío (JEOL, JSM6300, Japón) con una resolución de 750X equipado con un detector de electrones secundarios (THERMO-ORA), a 30 kV.
Análisis por espectroscopia de infrarrojo (IR). Se obtuvieron espectros de los extractos acuoso, etanólico, comercial seco y microencapsulado, en pastilla de bromuro de potasio en un equipo Spectrum GX, Perkin Elmer (FT-IR System).
Pruebas químicas. En base a la composición del Aloe vera, se eligió la reacción de Borntrager (identificación de antraquinonas) como prueba rápida de identificación de compuestos activos. Las antraquinonas libres fueron tratadas con una solución de hidróxido de amonio, ya que forman complejos de color rojo cereza, indicando una prueba positiva.
Pruebas químicas
En la Tabla 1 se presentan los resultados de la reacción de Borntrager, para los 4 extractos analizados y para un estándar de Aloína (principal quinona de interés) utilizado como referencia. El estándar tras la reacción genera una coloración rosa intensa (positivo), de igual forma se obtuvieron resultados positivos en los dos extractos preparados en el laboratorio (acuoso y etanólico), ambas reacciones generaron coloraciones rosas, variando en intensidad, esto se debe a que las antraquinonas dan coloraciones en la capa alcalina de rojo a rosa y la mayoría están hidroxiladas en los carbonos C-1 y C-2, estando estas frecuentemente en forma de glicósidos, mientras que los extractos comerciales (seco y microencapsulado) dieron negativo a la prueba, obteniendo productos de reacción incoloros. Cuando se realiza un aislamiento específico, las antraquinonas se hidrolizan, obteniendo compuestos libres que pueden ser extraídos con disolventes no polares, sin embargo, cuando están en forma de glicósidos pueden extraerse fácilmente con agua, etanol o mezclas de estos[7], esto se hace evidente en ambos extractos obtenidos en el laboratorio, extrayendo así barbaloína e isobarlaloína (antronas glucosídicas) sin hidrolizar, mientras que en los extractos comerciales la prueba negativa es indicativo de la ausencia de estos compuestos, afectados por el proceso de extracción industrial, ya que desde el extracto acuoso adquirido al inicio ya hay ausencia de ellos.
Tabla 1. Identificación de antraquinonas mediante reacción de Borntrager.
En la Figura 1 del lado izquierdo se observa el polvo obtenido tras el secado por aspersión, mientras que del lado derecho se muestra una micrografía de este polvo obtenido tras la microencapsulación con la maltodextrina. En esta última se puede observar cómo se formaron las capsulas del material, las cuales presentan una forma esférica de un tamaño que oscila entre 10 y 30 micras, de igual forma se observan partículas de forma irregular, que presentan una distribución de tamaño menor a las 10 micras, lo cual puede representar que las condiciones empleadas para la encapsulación o el material empleado para formar dichas cápsulas no fue el correcto.
Figura 1. Extracto comercial microencapsulado.
Al realizar el análisis de los espectros de IR, este se enfocó en la búsqueda de grupos funcionales que correspondieran a compuestos fenólicos y azúcares, ya que la actividad biológica y funcional de esta planta es atribuida a ellos. En la Figura 3 se pueden observar los espectros de los 2 extractos obtenidos en el laboratorio, los dos extractos comerciales y el estándar de aloína.
En los cinco espectros se observan, como señales destacadas, absorciones características para grupos OH (alcohólicos, ácidos y/o fenólicos) entre 3550 y 3200 cm-1, señal un poco desplazada con respecto a los OH libres (3650-3584 cm-1), lo cual sugiere la posible formación de puentes de hidrógeno intermoleculares. Las otras bandas identificadas son las características para grupos carbonilo, las cuales se observan en la región de 1870 y 1540 cm-1, que podrían corresponder a grupos carbonilo de: cetonas, aldehídos, ácidos o ésteres. Estas señales permiten inferir que los compuestos presentes en las tres muestras, tienen en su estructura los grupos funcionales nombrados.
Las diferencias entre el extractos elaborados en el laboratorio (acuoso y etanólico) son con respecto a la polaridad, mientras que las diferencias de señales de estos con respecto a los extractos comerciales (seco y microencapsulado), podrían ser explicadas en función del tipo de grupo presente, del número de grupos presentes y de la distribución espacial de estos en los compuestos[8]. Al observar con mayor especificidad, las señales del estándar de aloína y compararlas con lo reportado en la literatura, se pueden observar semejanzas al compuesto 1,8-dihidroxiantraquinona, esta estructura concuerda con los grupos encontrados en el espectro a 3326 cm-1 correspondientes a los OH fenólicos y concuerda con la banda 1624 cm-1, característica para cetonas con posibles equilibrios cetoenólicos[8]. Concordando esto con el hecho de que la aloína es una antraquinona característica de esta planta y que las señales observadas en las 5 muestras corresponden a estructuras semejantes [7], [9].
Figura 2. Espectros Infrarrojos de Aloe vera. a) OH (alcoholes, fenoles, ácidos), b) OH (fenolico), c) CO (cetonas, aldehídos, ácidos o esteres), d) CO (cetoenólico) y
e) CO (cetonico).
Mediante la identificación de antraquinonas, se establece que existe modificación o pérdida de estos compuestos en los extractos obtenidos a nivel industrial, mientras que al observa y comparar los espectros de IR, se puede observar la presencia de la mayoría de señales semejantes en los 5 espectros, observando solo diferencia en la región de 2000 a 2800 cm-1, considerando el efecto del proceso de extracción, por lo que si la actividad biológica del extracto final, está encabezada por estos compuestos, es necesario considerar modificaciones desde el proceso de extracción y de las condiciones de microencapsulación, con el fin de disminuir la perdida de estos, si el perder o disminuir la concentración de las antraquinonas por su fuerte actividad laxante en el producto final, entonces el proceso de obtención comercial se puede considerar óptimo.
Los procesos de extracción y de conservación afectan en diferente grado a los compuestos activos. Por lo que es necesario conocer las necesidades del producto final, para establecer procesos selectivos o que no generen la pérdida de actividad de los compuestos de interés. Las pruebas químicas por su rapidez de aplicación e interpretación, se pueden aplicar como prueba de rutina para el monitoreo durante la producción. La microencapsulación es una técnica de conservación viable para este tipo de productos, pues su manipulación, transporte y conservación se facilita.
[1]Choi, S. y Chung, M. (2003). A review on the relationship between Aloe vera components and their biologic effects. Seminars in Integrative Medicine 1, 53-62.
[2]Ramachandra, C. y Srinivasa P. (2008). Processing of Aloe vera leaf gel: A review. American Journal of Agricultural and Biological Sciences 3, 502-510.
[3] Okamura, M., Asaia, M., Hine, N. y Yagi, A. (1996). High performance liquid chromatographic determination of phenolic compounds in Aloe species. Journal Chromatographic A 747, 225-231.
[4]Llaurádo, G. (2011). Plantas y hongos comestibles en la modulación del sistema inmune. Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas 30,. 511-527.
[5]Locatelli, M.(2009). Anthraquinone profile and chemical fingerprint of Rhamnus saxatilis L. from Italy. Phytochemistry Letters 2, 223-226.
[6] Reynolds, T. (2004). Aloes: The Genus Aloe. Medicinal and aromatic plants- industrialprofiles. Florida: CPR Press LLC.
[7] Domínguez, X. (2000). Métodos de Investigación Fitoquímica (3ª Ed.). México: Limusa S.A.
[8]Prato, M., Ávila, R., Donquis, C., Medina, E. y Reyes, R. (2008). Antraquinonas
en Aloe Vera Barbadensis de zonas semiáridas de Falcón, Venezuela, como inhibidores de la corrosión. Multiciencias, 8(2): 148-154.
[9]Chen, W., Van Wykb, B., Vermaak, I., and Viljoen, A. (2012). Cape aloes. A review of the phytochemistry, pharmacology and commercialization of Aloe ferox. Phytochemistry Letters, 5: 1–12.
[a] Instituto de Ciencias Agropecuarias e Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.
[b] Laboratorio Éclat, S.A. de C.V.