ARTÍCULO ORIGINAL

 

Identificación de compuestos volátiles del vinagre de Guadua angustifolia Kunth. (guadua)

 

Identification of volatile compounds in vinegar from Guadua angustifolia Kunth. (guadua)

 

 

Amanda Inés Mejía Gallón,I Gladys Ramírez López,II Herman Darío Palacio Torres,III Carlos LópezIV

I Doctora en Ingeniería de Alimentos. Investigadora Principal. Grupo Biopolimer, Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia, Colombia.
II Especialista en Bromatología. Coinvestigador. Grupo Biopolimer, Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia, Colombia.
III Químico Farmacéutico. Coinvestigador. Grupo Biopolimer, Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia, Colombia.
IV Magíster en Ciencias Químicas. Coinvestigador. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Antioquia, Colombia.

 

 


RESUMEN

Introducción: en el mundo se ha obtenido y estudiado la composición de vinagres de diferentes especies de bambúes, los cuales son ampliamente utilizados en los países orientales para elaborar diferentes productos farmacéuticos y alimentarios. La especie Guadua angustifolia Kunth (guadua) es autóctona de Colombia y otros países vecinos. Sin embargo, con esta especie no se conocen desarrollos similares. Es necesario obtener y caracterizar sus principales componentes y comparar si tienen una composición similar para definir su uso como materia prima en formulación de productos farmacéuticos y alimentarios de valor agregado, además de contribuir con el desarrollo de la cadena de la guadua en Colombia.
Objetivos
: obtener vinagre de guadua y conocer sus principales componentes.
Métodos
: el vinagre de guadua se obtiene durante las etapas preliminares de la producción de carbón a partir de residuos de guadua, a temperaturas alrededor de 200 °C. Estos vinagres se recogen, se filtran y se examinan sus características fisicoquímicas. Las fracciones ácida, básica y neutra se analizan por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas.
Resultados
: el vinagre de guadua obtenido es un líquido ligeramente amarillo, con olor a humo. Los principales productos encontrados son el ácido acético, el p-guayacol, el fenol, el siringol.
Conclusiones
: los componentes son similares a los reportados por otros investigadores en otras especies de bambúes y permiten demostrar el potencial del vinagre de guadua para su aplicación en el desarrollo de productos farmacéuticos y alimentarios.

Palabras clave: vinagre de guadua, Guadua angustifolia Kunth, bamboo, compuestos volátiles.


ABSTRACT

Introduction: the composition of vinegars from different species of bamboos, which are widely used in Asian countries to develop various pharmaceutical and food products, have been obatined and studied worldwide. The species Guadua angustifolia Kunth (Guadua) is native to Colombia and other neighboring countries. However, similar development of this species is unknown. It is necessary to obtain and characterize the main components of this species, and compare whether they have similar composition, in order to define their use as raw material in the formulation of pharmaceutical and food products of added value, and to contribute to the development of Guadua chain in Colombia.
Objectives
: to obtain guadua vinegar and know its main components.
Methods
: the guadua vinegar was obtained during the preliminary stages of the production of charcoal from guadua wastes at temperatures around 200 °C. These vinegars were collected and filtered and their physicochemical characteristics were also analyzed. Acidic, base and neutral fractions were analyzed by gas chromatography combined with mass spectometry.
Results
: the obtained guadua vinegar was smoke-smelled slightly yellow liquid. The main products found were acetic acid, p-guaiacol, phenol and syringol.
Conclusions
: these components are similar to those reported by other researchers in other bamboo species, which allowed demonstrating the potential of guadua vinegar for the production of pharmaceuticals and foodstuffs.

Key words: guada vinegar, Guadua augustifolia Kunth, bamboo, volatile compounds.


 

 

INTRODUCCIÓN

El bambú es una hierba perenne que pertenece al grupo de las angioespermas1 y se clasifican bajo la subfamilia Bambusoideae.2,3 Los bambúes crecen muy bien en las zonas tropicales y subtropicales, resultan especies muy adaptables.4 China y el Japón han mantenido un interés constante por los productos elaborados de diferentes especies de bambúes e integran en su economía un gran número de productos de alto valor agregado,5 entre ellos, los obtenidos con vinagre de bambú, el cual una vez refinado puede procesarse para obtener aromas, preservativos, antisépticos, pesticidas y preservantes de comida de mar.6,7 También se le conocen aplicaciones medicinales para curar alergias, dermatitis, diabetes, facilitar el crecimiento del cabello y curar el acné.8-11 El vinagre de bambú diluido tiene un efecto directo en la aceleración de la germinación y el crecimiento de algunos vegetales.9 También tiene propiedades antisépticas, inhibe el crecimiento de tres especies de bacterias (Ralstonia sp, Pseudomonas sp., Alcaligenes sp.).8 Se encuentra en varias presentaciones como en polvo, concentrado, refinado, vinagre y vinagre sin aromas.

El vinagre de bambú se obtiene durante la pirólisis de los culmos a 200 °C en ausencia de oxígeno.12 El vapor producido por este proceso es condensado y recolectado. Es un líquido marrón-rojizo. El vinagre de bambú obtenido de Phyllostachys pubescens9 se compone de 90 % de agua; deshidratado contiene entre 80 y 200 componentes, de los cuales 32 % corresponde a ácidos orgánicos, 40 % a compuestos fenólicos, 3 % de aldehídos, 5 % de cetonas, 5 % de compuestos alcoholes, 4 % de compuestos éster y 5 % de otros componentes.13,14

A los extractos en medio ácido del vinagre de bambú se les atribuye una importante acción antimicrobiana, relacionada con la presencia de ácido acético en su composición; a la fracción fenólica se le reconoce una alta cantidad de compuestos antioxidantes y promisorios para el desarrollo de productos antisépticos. Otros componentes orgánicos dentro del vinagre de bambú desempeñan un papel importante en el uso práctico de este, incluso cuando se presentan en cantidades de trazas.9

Guadua angustifolia Kunth es una de las especies de bambú grandes que existen en Colombia. Se distribuye desde los 23 grados latitud norte en México, hasta los 35 grados latitud sur en Argentina y en un rango que va desde el nivel del mar hasta los 4 300 m.15-18 Su rápido crecimiento es un incentivo importante para su utilización.19 En Colombia el mercado de la guadua es dedicado en su totalidad a la construcción, elaboración de productos artesanales y en una menor proporción a la elaboración de laminados.5 Considerando que la guadua es una planta de la familia del bambú y endémica en Colombia se debe aprovechar su potencial para la obtención de productos para aplicaciones farmacéuticas, cosméticas y alimentarias. Por lo tanto, la caracterización de los compuestos volátiles que posea el vinagre obtenido a partir de residuos de la cosecha de la guadua, se constituyen en un aporte significativo para la formulación de productos de alto valor agregado y el desarrollo de la cadena de la guadua.

 

MÉTODOS

Obtención del vinagre de guadua

Se obtuvo en la empresa COLGUADUA (de Caicedonia Valle del Cauca) a partir de residuos de guadua que son generados en el proceso de producción de pisos de guadua. Estos residuos se quemaron en hornos con temperatura controlada, se recogieron los vapores generados a temperatura cercana a 200 °C. Se filtraron y se dejaron en reposo 6 meses. Se determinaron, por cuadruplicado, las propiedades fisicoquímicas de muestras de este vinagre estabilizado.

Determinación de los componentes volátiles del vinagre de guadua

Muestras de vinagre de guadua tomadas de un mismo lote se acidificaron con HCl 1 N hasta pH 2, otras se alcalinizaron con NaOH 2 N hasta pH 7 y otras hasta pH 9, cada una de las 3 fracciones se extrajeronn con dietiléter. Las fracciones ácidas, neutras y básicas obtenidas se caracterizaron, por triplicado, por cromatografía de gases acoplada a masas (CG-Ms). Equipo GC-MS Varian 3800 saturno 200º con detector selectivo de masas Varian 3800 y Saturno 2000. Columna DB-WAX crossbonded carbowax de 30 m de longitud, 0,25 mm de diámetro interno y 0,5 µm de espesor de película. Detector tipo trampa de iones, rango de detección: 30-400 Da, ionización por impacto electrónico: 70 Ev. Temperatura de línea de transparencia 280 °C.

Condiciones cromatográficas

Programación del horno: inicia a 60 °C 2 min, sube a 5 °C/min hasta 200 °C; se mantiene a esta temperatura por 15 min.

Gas de arrastre: helio 40 cm/s. Temperatura del detector: 50 °C. Temperatura del inyector: 250°. Relación split 40:1.

 

RESULTADOS

Las propiedades fisicoquímicas del vinagre de guadua son: líquido ligeramente amarillo, con leve olor a humo; peso específico en un rango entre 1,000 y 1,015, el pH oscila entre 3,3 y 3,7. La acidez expresada en porcentaje por peso de ácido acético en el vinagre de guadua y determinada por titulación con hidróxido de sodio 0,25 N, está en un rango de 2,5-3,5 %. El índice de refracción entre 1,330 y 1,334 a 25 °C. El contenido de agua 92 %, a partir de un proceso de liofilización.

En las tablas 1, 2 y 3 se presentan los compuestos que se encuentran en las diferentes fracciones extraídas con eter dietílico, los tiempos de retención y la concentración por área relativa obtenidos por CG-Ms.

 

Tabla 1. Compuestos orgánicos volátiles en vinagre de Guadua angustifolia a pH 2

No.

Tiempo de retención

Compuesto

Concentración por área relativa (%)

M1

M2

M3

1

13,35

2-ciclopenten-1-ona-2-metil

1,194

1,257

1,271

2

15,06

Ácido acético

19,652

20,780

20,915

3

15,58

Furfural

1,998

2,102

2,127

4

16,67

Etanona-1-(2-furanil)

1,272

1,339

1,354

5

17,23

2-ciclopenten-1-ona-3-metil

1,504

1,583

nc

6

17,33

Ácido propanoico

3,060

3,792

3,836

7

17,75

2-ciclopenten-1-ona-2,3-dimetil

nc

nc

nc

8

18,70

2-hidrazinopiridina

nc

0,936

nc

9

19,53

Ácido butanoico

1,805

1,900

1,922

10

20,46

2-furanmetanol

4,020

4,230

4,279

11

24,18

2-ciclopenten-1-ona-2-hidroxi-3-metil

3,050

3,209

3,246

12

24,82

p-guayacol

7,849

8,259

6,973

13

25,59

2-ciclopenten-1-ona-3-etil-2-hidroxi

1,252

1,318

1,333

14

26,82

Fenol-2-metoxi-4-metil

3,260

3,431

3,471

15

27,18

Desconocido ( M/Z 126)

1,766

1,858

nc

16

27,66

o-cresol

2,004

2,109

2,134

17

27,73

Fenol

13,990

14,721

14,890

18

28,29

Fenol-4-etil-2-metoxi

2,156

2,268

2,295

19

29,23

p-cresol

3,860

4,062

4,109

20

29,39

m-cresol

1,669

1,756

1,777

21

31,08

p-etilfenol

5,222

5,494

5,558

22

33,28

Siringol

12,696

13,359

13,512

23

35,74

Fenol-4-metoxi-3-metoximetil

3,671

3,863

4,000

24

37,69

Benzeno-1,2,3-trimetoxi-5-metil

2,494

2,624

2,654

25

41,98

1,2-benzenodiol-3-metoxi

nc

nc

2,343

*nc: no cuantificado.


Tabla 2. Compuestos orgánicos volátiles en vinagre de Guadua angustifolia a pH 7

No.

Tiempo de retención

Compuesto

Concentración por área relativa (%)

M1

M2

M3

1

13,33

2-ciclopenten-1-ona-2-metil

1,360

0,977

1,036

2

15,56

Furfural

2,812

1,815

2,009

3

16,65

Etanona-1-(2-furanil)

1,659

1,354

1,235

4

16,82

Trans-2-metil-4-hexen-3-ol

1,706

1,472

0,855

5

18,33

2-furancarboxaldehido-5-metil

1,124

0,924

0,831

6

18,67

Piridine-4-metoxi

0,929

0,874

0,855

7

20,26

2-furanmetanol

5,427

4,515

3,992

8

24,17

2-ciclopenten-1-ona-2-hidroxi-3-metil

3,572

3,478

3,715

9

24,81

p-guayacol

8,076

7,450

6,984

10

25,57

2-ciclopenten-1-ona-3-etil-2-hidroxi

1,651

1,559

1,770

11

26,79

Fenol-2-metoxi-4-metil

4,152

11,294

3,915

12

27,15

Maltol

1,383

1,473

2,020

13

27,64

o-cresol

2,733

2,589

2,157

14

27,72

Fenol

16,524

15,513

14,303

15

28,27

Fenol-4-etil-2-metoxi

2,770

2,875

2,864

16

29,22

p-cresol

4,787

4,575

4,469

17

29,37

m-cresol

2,174

1,976

1,852

18

31,05

p-etilfenol

6,851

6,180

6,532

19

33,25

Siringol

16,577

15,960

20,728

20

35,69

1,2,4-trimethoxibenceno

5,710

5,227

7,197

21

37,65

benceno-1,2,3-trimetoxibenceno-5-metil

3,714

3,330

5,157

22

41,91

1,2-bencenodiol-3metoxi

4,309

4,590

5,524


Tabla 3. Compuestos orgánicos volátiles en vinagre de Guadua angustifolia a pH 9

No.

Tiempo de retención

Compuestos

Concentración por área (%)

M1

M2

M3

1

13,32

2-ciclopenten-1-ona-2-metil

1,532

1,747

1,653

2

15,55

Furfural

2,428

2,526

2,424

3

16,64

Etanona-1-(2-furanil)

1,803

1,876

1,795

4

16,81

Trans-2-metil-4-hexen-3-ol

1,664

1,608

1,583

5

17,20

2-cyclopenten-1-ona-3-metil

1,145

1,042

1,022

6

17,71

2-cyclopenten-1-ona-2,3-dimetil

1,225

1,233

1,197

7

18,66

Piridina-4-metoxi

1,184

1,027

1,145

8

20,26

2-furanmetanol

5,342

5,590

5,377

9

24,16

2-ciclopenten-1-ona-2-hidroxi-3-metil

3,272

2,903

2,937

10

24,80

p-guayacol

8,252

8,173

8,306

11

25,56

2-ciclopenten-1-one-3-etil-2-hidroxi

1,496

1,393

1,412

12

26,79

Fenol-2-metoxi-4-metil

4,199

4,099

4,112

13

27,64

o-cresol

2,532

2,830

2,511

14

27,72

Fenol

18,272

17,492

17,513

15

28,26

Fenol-4-etil-2-metoxi

2,631

2,861

2,767

16

29,21

p-cresol

5,444

4,834

5,013

17

29,37

m-cresol

2,234

2,164

2,153

18

31,05

p-etilfenol

6,819

6,669

6,865

19

33,24

Siringol

18,405

18,884

19,475

20

35,68

1,2,4-trimetoxibenceno

6,138

6,673

6,573

21

37,64

Benceno-1,2,3-trimetoxi-5-metil

3,981

4,374

4,168

 

En la fracción ácida se encuentran 25 sustancias en un barrido de tiempo de 41,98 min. En la tabla 1 se presentan los datos de las 3 réplicas (M1, M2 y M3).

En la fracción neutra se detectaron 22 compuestos en un barrido de 41,91 min.

En la tabla 2 se observan los datos de las tres réplicas.

En la fracción alcalina se encuentran 21 compuestos en un barrido de 37.64 como se ve en la tabla 3. Todos los compuestos presentes en este pH fueron identificados en las fracciones anteriores.

Los compuestos encontrados se pueden dividir por grupos de acuerdo con su estructura química en:

Compuestos fenólicos: guayacol, 4-metil guayacol, siringol, 4-etil guayacol, o, m, p-cresol. fenol, p-etilfenol fenol-4-metoxi-3 (metoximetil), fenol-2-metoxi-4-metil, fenol-4-etil-2-metoxi, 1,2-benzenediol-3-metoxi, siringol. Todos estos compuestos se relacionan con el ahumado de maderas (58).
Ácidos orgánicos: ácido acético, ácido propanoico, ácido butanoico.
Alcoholes: trans-2-metil-4-hexen-3-ol.
Cetonas cíclicas: 2 metil-2-ciclopenten-1-ona, 2-ciclopenten-1-ona-3-metil, 2-ciclopenten-1-ona-2,3-dimetil, 2-ciclopenten-1-ona-3-etil-2-hidroxi.
Derivados furánicos: furfural, etanona-1-(2-furanil), 2-furanmetanol, 2-furancarboxaldehide-5-metil
Piridona: 2-hidrazinopiridina
Otros hidrocarburos aromáticos: benceno-1,2,3-trimetoxi-5-metil, 1,2,4 trimetoxi-benceno.

Los compuestos encontrados en las 3 fracciones ácida, neutra y alcalina, aparecen con muy pequeñas diferencias de tiempo de retención; las variaciones se dan principalmente en las concentraciones relativas de área de los picos.

Los principales compuestos encontrados en el vinagre de guadua son: el ácido acético con área relativa promedio de 20,45 a los 24,82 min, se encuentra solamente en la fracción ácida (tabla 1); el p-guayacol se detecta en las 3 fracciones con áreas relativas promedio de 7,69 a los 24,82 min en la fracción ácida (tabla 1), de 7,5 a los 24,81 en la neutra (tabla 2) y de 8,24 los 24,8 min en la alcalina (tabla 3). El fenol aparece a los 27,73 con áreas promedio de 14,53 en la fracción ácida (tabla 1) y a los 27,72 min en las fracciones neutra y alcalina, con áreas relativas de 15,45 y 17,76 (tablas 2 y 3). El siringol aparece a los 33,28 con área relativa promedio de 13,19 en la fracción ácida (tabla 1), de 17,76 a los 33,25 en la neutra (tabla 2) y de 18,92 a los 33,24 min en la fracción alcalina (tabla 3).

 

DISCUSIÓN

Con esta investigación se confirma que los compuestos volátiles de las fracciones ácidas, neutras y básicas de muestras de vinagre de G. angustifolia tienen una composición similar a la reportada por otros investigadores y, por lo tanto, el potencial para desarrollar a partir de ellos diversos productos con aplicaciones farmacéuticas y alimentarias. Varios investigadores han llevado a cabo estudios de la caracterización de los vinagres obtenidos de diferentes especies de bambúes en el mundo. Yoshihiko y otros7 determinaron por cromatografía de gases los componentes volátiles del vinagre de la especie Phyllostaquis pubenscens, reportaron una relación de los componentes volátiles similar a la presentada en este trabajo, donde los componentes más importantes son el ácido acético, el guayacol, el p-cresol y el siringol, entre otros, que son los principales causantes del olor característico a ahumado y medicinal. Sulaiman y otros8 utilizaron el vinagre obtenido de la pirólisis de los culmos de Gigantochloa scortechinii para inhibir el crecimiento de los microorganismos Ralstonia sp, Pseudomonas sp., Alcaligenes sp. Mu y otros9,10 caracterizaron por cromatografía de gases vinagres de las especies Phyllostaquis bambusoides y Phyllostaquis pubenscens, también encontraron una composición similar y los utilizaron para la regulación y germinación en el crecimiento de semillas de plantas como lechugas, berros y crisantemos. Existen además varias patentes, una de ellas presenta la composición antialérgica de una solución destilada del vinagre de bambú.20

Al analizar la importancia de los compuestos encontrados en el vinagre de guadua, en la fracción ácida predomina el ácido acético. Es un ácido carboxílico importante que cuando es diluido en solución acuosa a una concentración entre 5 y 8 %, se le conoce como vinagre. A una concentración de 5 % puede ser bactericida; concentrado es altamente corrosivo y produce lagrimeo.21,22 El mequinol o para-guayacol es un compuesto ampliamente utilizado como antioxidante y para estabilizar soluciones.23 El fenol es uno de los mejores desinfectantes conocidos. Las soluciones diluidas son antisépticas y más concentradas son cáusticas y cicatrizantes de los tejidos.24 Aparecen varios compuestos relacionados como el p-cresol, conocido también como p-toluol, usado como desinfectante, antiséptico, desodorizante y para eliminar olores. Su comportamiento químico es semejante al de los fenoles y cuando están mezclados se conocen como hidroxitolueno;25 el fenol-4-etil-2-metoxi conocido también o etil guayacol, es un aromático que contribuye al aroma del vino y la cerveza a través de la fermentación por las levaduras, y el fenol-2-metoxi-4-metil o 4 metil fenol, aromático usado como desinfectante, se encuentra en los humos utilizados para el ahumado de alimentos.

El siringol o 2,6dimetoxifenol, junto con el guayacol, constituyen productos característicos de la pirólisis de la lignina, responsables del olor a humo, en tanto que el guayacol tiene que ver también con el gusto.26-28

Otros compuestos interesantes son: el corilone o 2-ciclopenten-1-ona-2-hidroxi-3-metil es un compuesto con sabor semejante al jarabe de caramelo de arce, ha sido aislado de productos naturales como granos de café o aceite tar de la madera, es muy usado como un compuesto saborizante en la industria de alimentos.29,30 El 3-etil-2-ciclopenten-2-ol-1-ona o etilciclo-pentenolona, catalogado como aromatizante por el Comité de Expertos de la FAO (JEFCA), tiene olor a caramelo de arce ahumado o parecido al café.31

En la fracción neutra: el 1,2,4-trimethoxybenzene es usado como insecticida y repelente de insectos en gatos y perros. No se detecta en medio ácido. A diferencia de la fracción ácida, en esta no se detectó la presencia de ácidos orgánicos como el ácido acético, ácido butanoico y el ácido propanoico.

En la fracción alcalina no se encuentran compuestos diferentes a los antes citados.

La caracterización de los compuestos del vinagre de guadua es un aporte significativo para avanzar en el desarrollo de productos de alto valor agregado y la promoción de la cadena de la Guadua angustifolia Kunth en Colombia, donde se encuentra en abundancia. En su cadena productiva se generan muchos desechos que se pueden utilizar para producir vinagres de guadua, lo que a su vez se convierte en una alternativa económica para el mercado mundial de productos farmacéuticos y(o) alimentarios.

 

AGRADECIMIENTOS

Al Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, a la Universidad de Antioquia. A Kosmein, a la Escuela de Administración y Mercadotecnia del Quindío y a Colguadua por la financiación del proyecto Desarrollo de un producto farmacéutico innovador a partir de vinagres de Guadua angustifolia Kunth. Contrato 2007M3674.892

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Recibido: 30 de marzo de 2010.
Aprobado: 28 de febrero de 2011.

 

 

Amanda Inés Mejía Gallón. Carrera 50 A Nº 63-85. Teléf.: 57-4-2198332 Ext 2310. Medellín, Colombia. Correo electrónico: amejia@quimbaya.udea.edu.co