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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
TÍTULO DEL TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO
“Extracción de aceite a partir de la semilla de Jacaranda mimosifolia”.
AUTORES:
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
Estupiñan Estupiñan Favio Renato
Carátula
TUTOR:
Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr.
GUAYAQUIL-ECUADOR
2018
ii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TRABAJAO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR
POR EL TÍTULO DE
INGENÍERO QUÍMICO
TITULO DEL TRABAJO DE INTITULACIÓN PRESENTADO
“Extracción de aceite a partir de la semilla de Jacaranda mimosifolia”.
AUTORES:
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
Estupiñan Estupiñan Favio Renato
Caratula.
TUTOR:
Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr.
GUAYAQUIL-ECUADOR
iii
2018
Repositorio nacional en ciencias y tecnología
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO Y SUBTÍTULO:
“Extracción de aceite a partir de la semilla de jacaranda mimosifolia.”
AUTOR/ES:
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
Estupiñan Estupiñan Favio Renato
TUTOR:
Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr..
REVISORES:
Docente Revisor Ing. SANDRA RONQUILLO
CASTRO, Mgtr
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA
FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.: 60
ÁREA TEMÁTICA: Medicina con ácidos grasos insaturados catálisis de inhibición microbiana de los
Gram Positivo de Staphylococcus aureus
PALABRAS CLAVES: Ácidos linóleos conjugados, HPLC, Jacaranda mimosifolia.
RESUMEN
El presente trabajo describe la extracción de aceite a partir de la semilla del árbol de Jacaranda
mimosifilia perteneciente a la familia Bignoniácea conocida como jacaranda y gualanday. Mediante
lixiviación se obtiene un rendimiento del 15% de aceite a partir de 350g de semillas. El perfil
cromatográfico líquida de alta eficiencia de los extractos metanólico de las semillas mostro los
resultados siguientes : C16:0 6.18 %; C18:0 10.3 %; C18:1 (n-9) 28.61%; C18: (n-6) 45.95%; C
20:4 (n-6) 5.04%; Total de omega 3 3.92%; omega 6 50-99%; total omega 9 28.61%; relación ω-
3/ω-6 0.08%; Total de saturados 16.48%; Total de insaturados 83.52%; Total monoinsaturados
28.61%; Total polinsaturados 54.90%; Total HUFA´S 3.92%. Las pruebas de inhibición para bacterias
Gram positivas el halo fue de 2.36 cm, en las bacterias Gram negativas no hubo inhibición.
iv
Palabras Claves: Ácidos linóleos conjugados, HPLC, Jacaranda mimosifolia.
N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF SI
NO
CONTACTO CON AUTORES:
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
Estupiñan Estupiñan Favio Renato
Teléfono:
042432272 / 0994263846
0967795437
E-mail:
CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN Nombre: Universidad de Guayaquil
Teléfono: (04)228-7072, 2287258
v
FACULTAD INGENIERÍA QUÍMICA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
Guayaquil, viernes 13 de abril del 2018
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR REVISOR
Habiendo sido nombrado Ing. Sandra Ronquillo Castro, Mgtr, tutor del trabajo de titulación
“Extracción de aceite a partir de la semilla de jacaranda mimosifolia”. Certifico que el
presente trabajo de titulación, elaborado por Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska, con C.I. No.
0915841894 y Estupiñan Estupiñan Favio Renato con C.I. No.0802522359, con mi respectiva
supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de Ingeniero Químico, en la
Carrera de Ingeniería Química /Facultad de Ingeniería Química, ha sido REVISADO Y
APROBADO en todas sus partes, encontrándose apto para su sustentación.
_______________________________
Ing. Sandra Ronquillo Castro, Mstr
C.I. No. 0910572866
ANEXO 11
vi
FACULTAD INGENIERÍA QUÍMICA
INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO
COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
Nosotros, Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska con C.I. 0915841894 y Estupiñan
Estupiñan Favio Renato con C.I. 0802522359, certificamos que los contenidos
desarrollados en este trabajo de titulación, intitulado es “Extracción de aceite a partir
de la semilla de jacaranda mimosifolia.” son de nuestra absoluta propiedad y
responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA
SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizamos
el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso no comercial
de la presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de
Guayaquil, para que haga uso del mismo, como fuera pertinente
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska Estupiñan Estupiñan Favio Renato
C.I. 0915841894 C.I. 0802522359
ANEXO 12
*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial n. 899
- Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación superior y centros
educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas, institutos superiores
técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como
resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación, proyectos de investigación o
innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de
los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita,
intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines académicos.
vii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
CARRERA INGENIERIA QUIMICA
Certificado Sistema Anti plagio
Habiendo sido nombrado Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, MGTR. tutor del trabajo de titulación certifico que el presente proyecto ha sido elaborado CHILUIZA OVIEDO VICKY KATIUSKA, con C.I. 091584189-4, ESTUPIÑAN ESTUPIÑAN FAVIO RENATO, con C.I. 080252235-9, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO. Se informa que el proyecto: “Extracción de aceite a partir de la semilla de Jacaranda mimosifolia”, ha sido orientado durante todo el periodo de ejecución en el programa antiplagio (URKUND) quedando el 8% de coincidencias.
https://secure.urkund.com/view/16964445-251036-988649#DccxDglxDADBv6
______________________________________
Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr.
C.I.: 090419005-5
viii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
CARRERA INGENIERIA QUIMICA
Certificación del tutor
Habiendo sido nombrado Q.F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr. tutor del trabajo
de titulación certifico que el presente proyecto ha sido elaborado por CHILUIZA OVIEDO
VICKY KATIUSKA, con C.I. 091584189-4, ESTUPIÑAN ESTUPIÑAN FAVIO RENATO,
con C.I. 080252235-9, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para
la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO.
Tema: “Extracción de aceite a partir de la semilla de jacaranda mimosifolia”
Certifico que he revisado y aprobado en todas sus partes, encontrándose apto para su
sustentación.
_______________________________________
Q. F. LUIS FELIPE ZALAMEA MOLINA, Mgtr.
C.I.: 090419005-5
ix
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
CARRERA INGENIERIA QUIMICA
Renuncia de Derechos de Autor
Por medio de la presente certificamos que los contenidos desarrollados en este trabajo
de titulación son de absoluta propiedad, y responsabilidad de CHILUIZA OVIEDO
VICKY KATIUSKA, con C.I. 091584189-4, ESTUPIÑAN ESTUPIÑAN FAVIO RENATO,
con C.I. 080252235-9, intitulado: “Extracción de aceite a partir de la semilla de jacaranda
mimosifolia.”
Derechos que renuncio a favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso como
a bien tenga.
______________________________________
CHILUIZA OVIEDO VICKY KATIUSKA
C.I. 091584189-4
___________________________________
ESTUPIÑAN ESTUPIÑAN FAVIO RENATO
C.I. 080252235-9
x
Agradecimiento
Agradezco a Dios y a la divina providencia porque he sentido su presencia en cada
paso que he dado con mis familiares compañeros y profesores que me han brindado
su apoyo y consejo.
Un agradecimiento a mi tutor de tesis quien no sólo me ha apoyado con sus
conocimientos sino también con su apoyo moral.
A todos aquellos que me apoyaron a escribir y concluir el presente trabajo de
titulación.
Un gran agradecimiento a mis padres y en especial a mi querida madre Luz
María Oviedo quienes me dieron la vida y educación.
Y un especial agradecimiento a mi amado esposo Byron Goyes que con su
amor, compresión, consejo y persistencia he culminado con excito el presente
proyecto.
Con todo el corazón, Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
xi
Agradecimiento
A Dios Jehová por guiarme, darme fuerzas y entusiasmo en el día a día, a seguir
adelante, afrontar y encarar los problemas.
A las personas que me colaboraron para alcanzar este objetivo.
A mi familia, con mucho amor; reflejo del sacrificio, tiempo, dedicación, atención de
este trabajo realizado. A todas aquellas personas que siempre me desearon lo mejor
y sus palabras de éxito.
A mis jefes la ing. Paute y la ing. Gavica por la oportunidad brindada para poder
culminar con éxito mi proyecto de titulación
Con amor: Estupiñan Estupiñan Favio Renato
xii
Dedicatoria
Dedico esta tesis a mis hijos Alessandro, Ariel y Santiago para que les sirva de ejemplo
que todos sus proyectos que inicien los culminen sin darse por vencido.
A mi hermano que su ejemplo y palabras cariñosas me impulso a concluir esta
tesis.
A mi madre que siempre ha estado incentivándome y apoyándome sin dejar de
decirme que puedo.
A mi amado esposo Byron que desde que estamos juntos ha estado presente en todo
el proceso para la culminación de esta etapa estudiantil.
Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska
xiii
Dedicatoria
A mi hijo ya que es el pilar fundamental que me fortalece día a día para poder seguir
adelante y que el presente trabajo sea un ejemplo para el iniciar y culminar sus
proyectos futuros con éxito.
A mi madre por el amor la paciencia y el apoyo que siembre brindo para
alcanzar la meta que ella siempre espero de mi persona.
A mi padre que desde el cielo siempre conté con su protección y sé que el
estará muy orgulloso de mi meta cumplida.
A mis hermanos que siempre estuvieron presentes en los momentos más
difíciles dándome su apoyo total y amor incondicional para siempre salir adelante.
A mi esposa por que ha estado a mi lado en todo momento apoyándome en mis
proyectos.
A todos aquellos que siempre tuvieron fe en mí que me fortalecieron con sus
palabras llenándome de fuerzas para vencer las adversidades que se presentaron en
el camino.
Estupiñan Estupiñan Favio Renato
xiv
Contenido
Carátula .......................................................................................................................................................... i
Repositorio nacional en ciencias y tecnología ............................................................................................. iii
FICHA DE REGISTRO DE TESIS....................................................................................................................... iii
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR REVISOR ............................................................................................................ v
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON
FINES NO ACADÉMICOS ............................................................................................................................... vi
Certificado Sistema Anti plagio ................................................................................................................... vii
Certificación del tutor ................................................................................................................................ viii
Renuncia de Derechos de Autor .................................................................................................................. ix
Agradecimiento ............................................................................................................................................. x
Agradecimiento ............................................................................................................................................ xi
Dedicatoria .................................................................................................................................................. xii
Dedicatoria ..................................................................................................................................................xiii
Índice de tablas .......................................................................................................................................... xvii
Índice de figuras ........................................................................................................................................ xviii
Índice de anexos ....................................................................................................................................... xviii
Resumen ..................................................................................................................................................... xix
Abstract ........................................................................................................................................................ xx
Introducción .................................................................................................................................................. 1
Capítulo I ....................................................................................................................................................... 3
1.1. Tema .................................................................................................................................................. 3
1.2. Planteamiento del problema ............................................................................................................. 3
1.3. Formulación y Sistematización del Problema .................................................................................... 3
1.3.1. Formulación del problema de investigación. .............................................................................. 3
1.3.2. Sistematización del problema. .................................................................................................... 4
1.4. Objetivos de la Investigación ............................................................................................................. 4
1.4.1. Objetivo General. ........................................................................................................................ 4
1.4.2. Objetivos Específicos. .................................................................................................................. 4
1.5. Aportaciones ...................................................................................................................................... 4
1.6. Justificación del Proyecto................................................................................................................... 5
xv
1.6.1. Justificación Teórica. ................................................................................................................... 5
1.6.2. Justificación Metodológica. ........................................................................................................ 6
1.6.3. Justificación Práctica. .................................................................................................................. 6
1.7. Limitación de la investigación ............................................................................................................ 6
1.8. Hipótesis............................................................................................................................................. 7
1.9. Variables ............................................................................................................................................. 7
1.9.1. Variable independiente............................................................................................................... 7
1.9.2. Variable dependiente. ................................................................................................................. 7
1.10. Operacionalización de las variables ................................................................................................. 8
Capítulo II ...................................................................................................................................................... 9
2.1. Marco teórico ..................................................................................................................................... 9
2.1.1. Generalidades de la Jacaranda. .................................................................................................. 9
2.1.2. Tamaño ..................................................................................................................................... 10
2.1.3. Hojas ......................................................................................................................................... 10
2.1.4. Flores ......................................................................................................................................... 10
2.1.5. Raíces ........................................................................................................................................ 11
2.1.6. Frutos ........................................................................................................................................ 11
2.1.7. Semilla ....................................................................................................................................... 12
2.1.8. Taxonomía ................................................................................................................................. 12
2.2. Origen ............................................................................................................................................... 13
2.2.1. Hábitat....................................................................................................................................... 13
2.2.2. Sinónimos. ................................................................................................................................. 13
2.2.3. Nombres Vulgares. .................................................................................................................... 13
2.2.4. Aplicaciones. ............................................................................................................................. 14
2.3. Propiedades y Aplicaciones.............................................................................................................. 15
2.4. Composición Química ...................................................................................................................... 15
2.4.1 Ácido Jacarico. ............................................................................................................................ 16
2.5. Aceites .............................................................................................................................................. 16
2.6. Clasificación de los aceites ............................................................................................................... 17
2.6.1. Ácidos grasos monoinsaturados. .............................................................................................. 17
2.6.2. Ácidos grasos poliinsaturados. .................................................................................................. 18
xvi
2.7. Métodos de extracción .................................................................................................................... 18
2.7.1. Lixiviación. ................................................................................................................................. 18
2.7.2. Maceración. .............................................................................................................................. 19
2.7.3. Percolación. ............................................................................................................................... 19
2.7.4. Digestión. .................................................................................................................................. 20
2.7.5. Infusión. .................................................................................................................................... 20
2.7.6. Decocción. ................................................................................................................................. 20
2.8. Solventes Utilizados ......................................................................................................................... 20
2.8.1. Hexano. ..................................................................................................................................... 20
2.9. Equipo usado para la recuperación del solvente hexano. ............................................................... 21
2.9.1. Rotavapor. ................................................................................................................................. 21
2.10. Norma inen empleada ................................................................................................................... 22
2.11. Microorganismos ........................................................................................................................... 22
2.11.1. Hongos filamentosos .............................................................................................................. 22
2.11.2. Las bacterias ............................................................................................................................ 24
Capítulo III ................................................................................................................................................... 28
3.1. Desarrollo experimental .................................................................................................................. 29
3.1.1. Recolección de la materia prima. .............................................................................................. 29
3.1.2. Tipos de enfoques metodológicos. ........................................................................................... 29
3.2. Ingeniería de proceso....................................................................................................................... 29
3.2.1. Operaciones preliminares ......................................................................................................... 30
3.2.2. Operaciones del proceso .......................................................................................................... 30
3.2.3. Operaciones finales ................................................................................................................... 30
3.2. Extracción sólido-liquido de la semilla de Jacaranda ....................................................................... 31
3.3. Determinación del rendimiento del aceite ...................................................................................... 32
3.4. Determinación de propiedades físicas del aceite ............................................................................ 32
3.4.1. Densidad relativa del aceite a 20 °C. ......................................................................................... 32
3.4.2. Índice de refracción del aceite. ................................................................................................. 32
3.5. Análisis del aceite por Cromatografía de HPLC. ............................................................................... 33
3.6. Procedimiento para la extraccion del aceite de Jacaranda mimosifolia ......................................... 35
3.6.1. Obtención de la semilla ............................................................................................................. 35
xvii
3.6.2. Medición del solvente a utilizar (hexano) ........................................................................... 35
3.6.3. Preparación del equipo soxhlet .......................................................................................... 35
3.6.4. Recuperación del hexano empleado ................................................................................... 36
3.4. Procedimiento para la inhibición de microorganismos. .................................................................. 36
3.6.1. Diagrama de proceso del aceite de Jacaranda mimosifolia ..................................................... 38
3.6.2. Diagrama de proceso de recuperación del hexano .................................................................. 39
Capítulo IV ................................................................................................................................................... 40
4.1. Balance de materia .......................................................................................................................... 40
4.1.1. Balance en el Desemillado ........................................................................................................ 40
4.1.2. Rendimiento del aceite ............................................................................................................. 41
4.2. Resultados de las propiedades físicas del aceite ............................................................................. 42
4.3. Resultados del perfil de ácidos grasos en esteres metílicos o FAMEs ............................................. 42
4.4. Resultados de ensayo de Microbiología del aceite de Jacaranda. ................................................. 43
4.5. Materiales y sustancias usadas durante el ensayo de Microbiología .............................................. 44
4.5.1 Materiales. ................................................................................................................................. 44
4.5.2. Sustancias. ................................................................................................................................. 45
Conclusiones ............................................................................................................................................... 46
Recomendaciones ....................................................................................................................................... 47
Bibliografía .................................................................................................................................................. 48
Anexos ......................................................................................................................................................... 53
Índice de tablas
Tabla 1 Operacionalización de las variables. ........................................................................................ 8
Tabla 2 Normas empleadas. .................................................................................................................. 22
Tabla 3 Principales bacterias. ................................................................................................................ 25
Tabla 4 Parámetros extracción sólido – líquido en el equipo soxhlet. ............................................. 31
xviii
Tabla 5 Sistema de Elaboración Exploratorio empleado en la obtención de perfiles
cromatográficos por CLAE. ..................................................................................................................... 34
Tabla 6 Resultados de las características físicas del aceite. ............................................................ 42
Tabla 7 Valores de ácidos grasos en aceite de jacaranda. ............................................................... 43
Tabla 8 Resultados de Ensayos de Microbiología. ............................................................................. 44
Índice de figuras
Figura 1 Árbol de Jacaranda .................................................................................................................... 9
Figura 2 Fruto de la Planta ..................................................................................................................... 11
Figura 3 Muestras de capsulas tomadas de los árboles de Jacaranda mimosifolia. ............... 12
Figura 4 Estructura de los presentes ácidos. ...................................................................................... 15
Figura 5 Ácido oleico ............................................................................................................................... 17
Figura 6 Ácido linolénico ......................................................................................................................... 18
Figura 7 Análisis de espectrofotometría de masas ............................................................................. 54
Figura 8 Cromatogramas de la fracción clorofórmica de las cortezas de J. mimosifolia,
obtenidos por CLAE-FR, (ʎ = 210 µm). ................................................................................................ 54
Figura 9 Espectro de masa de la fracción clorofórmica de Jacaranda mimosifolia....................... 55
Índice de anexos
Anexo 1 Descripción grafica del proceso. ........................................................................................... 53
Anexo 2 Espectros reportados de los análisis correspondientes. ................................................... 54
Anexo 3 Descripción grafica de ensayo microbiológico. ................................................................. 56
xix
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD INGENIERIA QUIMICA
CARRERA INGENIERIA QUIMICA
Autor: Chiluiza Oviedo Vicky Katiuska y Estupiñan Estupiñan Favio Renato
Tutor: Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina Mgtr
Resumen
El presente trabajo describe la extracción de aceite a partir de la semilla del árbol
de Jacaranda mimosifilia perteneciente a la familia Bignoniácea conocida como
jacaranda y gualanday. Mediante lixiviación se obtiene un rendimiento del 15% de
aceite a partir de 350g de semillas. El perfil cromatográfico líquida de alta eficiencia
de los extractos metanólico de las semillas mostro los resultados siguientes :
C16:0 6.18 %; C18:0 10.3 %; C18:1 (n-9) 28.61%; C18: (n-6) 45.95%; C 20:4 (n-
6) 5.04%; Total de omega 3 3.92%; omega 6 50-99%; total omega 9 28.61%;
relación ω-3/ω-6 0.08%; Total de saturados 16.48%; Total de insaturados 83.52%;
Total monoinsaturados 28.61%; Total polinsaturados 54.90%; Total HUFA´S
3.92%. Las pruebas de inhibición para bacterias Gram positivas el halo fue de 2.36
cm, en las bacterias Gram negativas no hubo inhibición.
Palabras Claves: ácidos linóleos conjugados, HPLC, Jacaranda mimosifolia.
xx
UNIVERSITY OF GUAYAQUIL
FACULTY INGINEERING CHEMICAL
CAREER CHEMICAL ENGINEERING
"Extraction of oil from the seed of Jacaranda mimosifolia"
Author: Favio Renato Estupiñan Estupiñan
Vicky Katiuska Chiluiza Oviedo
Tuthor: Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina Mgtr.
Abstract
This paper describes the extraction of oil from the seed of the tree of Jacaranda
mimosifilia belonging to the Bignoniacea family known as jacaranda and gualanday.
15% of oil from 350 g of seeds is achieved through leaching. Chromatographic
profile extracts high-efficiency liquid methanol of seeds showed the following results
: C16: 0 6.18%; C18: 0 10.3%; C18: 1 (n-9) 28.61%; C18: (n-6) 45.95%; C 20:4 (n-
6) 5.04%; Omega-3 total 3.92%; Omega 6 50-99%; total omega 9 28.61%;
relationship 3/ω-6 ω 0.08%; Total of saturated 16.48%; Total of unsaturated
83.52%; Total monounsaturated 28.61%; Total polyunsaturated 54.90%; Total
HUFA´S 3.92%. For halo Gram-positive bacteria inhibition tests was 2.36 cm, Gram
negative bacteria there was no inhibition
.
Key words: conjugated linoleum acids, HPLC, Jacaranda mimosifolia.
1
Introducción
La presente investigación del proyecto de intitulación se refiere a la Extracción de
aceite a partir de la semilla de Jacaranda mimosifolia.
La Jacaranda mimosifolia es un árbol que se da en las tres regiones de
Ecuador, se utiliza la madera, cortezas y hojas en aplicaciones como afecciones
gastrointestinales (D'Alessandro, 2017). Una de las especies forestales que más
se destaca para plantaciones en espacios urbanos ya que posee características
deseables como altura de 8 a 20 m, copa ancha, corteza externa color castaño
claro, coloración de sus flores azul violáceo. Árbol resistente a las condiciones
urbanas siendo una de las especies que consume mayor cantidad de CO2,
alrededor de 1832 Kg/año. Salazar, 2000. Descrito como de procedencia
sudamericana que crece espontáneo en Brasil y Argentina. (Hueck, 1978). Ha sido
cultivado ampliamente en América Tropical y Subtropical. Crece entre 2000 a 2900
metros sobre el nivel del mar. (Salazar, 2000).
El procedimiento empleado en el proyecto es teórico-práctico, a partir de la
información obtenida, se establece el método de trabajo que consiste en una
extracción sólido-líquido y destilación, para posteriormente hacer el respectivo
análisis del rendimiento obtenido como la posible utilidad en la aplicación como
inhibidor de algunos microorganismos.
El objetivo de la investigación consiste en, determinar cualitativamente por
screening fitoquímico, realizar ensayos físicos y químicos de los ácidos grasos de
la jacaranda, separar e identificar la composición química del aceite y determinar la
capacidad de inhibición de microorganismos.
2
En el capítulo I se explica los puntos de la investigación del proyecto de
titulación, donde se estudió los fundamentos y el alcance del tema.
En el capítulo II se detalla, los fundamentos de donde se comienza la
investigación y los datos puntuales.
En el siguiente capítulo se procede al desarrollo experimental de la
investigación.
En el IV capítulo se considera los resultados obtenidos y a partir de ellos
desarrollar las conclusiones y recomendaciones.
3
Capítulo I
1.1. Tema
Extracción de aceite a partir de la semilla de Jacaranda mimosifolia.
1.2. Planteamiento del problema
En Ecuador existe gran variedad de árboles ornamentales muchos de ellos son
aprovechados en forma directa o indirectamente en la industria. En el caso de la
jacaranda (jacaranda mimosifolia), presenta características que han sido
investigadas, sin embargo, en el país no hay estudios en base a las semillas. Sus
principales características químicas son: Ácido jacarándico, jacaranona, ácido
jacoumárico, ácido ursólico y otros flavonoides. Por ser una variedad poco
estudiada y con excelentes propiedades (Sharma, y otros, 2016), es indispensable
su investigación fundamentalmente de sus características organolépticas y físico
químicas tanto como su composición para un aprovechamiento integral en las
diferentes ramas de la industria. El trabajo a realizar es la separación de su aceite
esencial utilizando métodos convencionales, en este caso por lixiviación con el
equipo soxhlet.
1.3. Formulación y Sistematización del Problema
1.3.1. Formulación del problema de investigación.
¿Se puede aprovechar la semilla de jacaranda para la producción de aceite para
obtener un producto con alto contenido de ácidos grasos poliinsaturados?
4
1.3.2. Sistematización del problema.
¿Qué tipos de compuestos se obtienen de este aceite?
¿Qué método se utilizaría para la extracción?
¿Qué tipos de industrias utilizarían este producto?
1.4. Objetivos de la Investigación
1.4.1. Objetivo General.
Extracción de aceite a partir de la semilla de jacaranda.
1.4.2. Objetivos Específicos.
Determinación del rendimiento del contenido de aceite de la semilla de
jacaranda.
Análisis de las características físicas y químicas del aceite.
Ensayos de la determinación de la capacidad inhibitoria de
microorganismos.
En caso de ser viable, enfatizar posibles aplicaciones en la matriz
productiva.
1.5. Aportaciones
Científico: Determinación de etapas y técnicas metodológicas para la extracción
de aceite de las semillas de jacaranda.
5
Industrial: Motivar a las pequeñas, medianas y grandes organizaciones a la
elaboración de nuevos productos como antimicrobianos, del área cosmetológica,
médica entre otros utilizando aceite de las semillas de jacaranda.
Tecnológico: Aplicación de las operaciones unitarias apropiadas para la
extracción del aceite de jacaranda, seguimiento de técnicas metodológicas
preliminares, que mejoren el rendimiento de producción de aceite, método de
control de variables.
Social: Inducir a la sociedad a la utilización de productos obtenidos a partir del
aceite de jacaranda con la finalidad de reducir la contaminación ambiental.
Económico: Aprovechamiento de materia prima ecuatoriana que son
consideradas de poca importancia en algunos sectores por la falta de conocimiento
de sus propiedades.
1.6. Justificación del Proyecto
1.6.1. Justificación Teórica.
El presente proyecto consiste en analizar posibles aplicaciones industriales del
aceite procedente de la semilla de Jacaranda (Jacaranda mimosifolia) a partir de
análisis físicos y químicos del ácido graso insaturado caracterizado por sus
propiedades intrínsecas obtenido por el método de lixiviación, en la elaboración de
productos de menor impacto ambiental.
De esta manera fomentar la creación de empresas que tengan tendencia a
un mejor aprovechamiento de la semilla, con el plan de incrementar el cultivo de la
6
misma, además de generar nuevos productos relacionados con el procesamiento
de la jacaranda.
1.6.2. Justificación Metodológica.
La metodología a utilizar es de carácter exploratorio, experimental, cualitativo:
Método del Soxhlet o lixiviación; este método es una destilación de la mezcla de
dos líquidos inmiscibles y consiste en una vaporización a temperaturas menores a
las de ebullición.
Determinación cualitativa de los principales grupos químicos presentes en
su aceite esencial realizando tamizaje fitoquímico.
Separación e identificación de la composición química del aceite: La
cromatografía líquida a altas presiones (HPLC) es la utilizada en el proyecto.
1.6.3. Justificación Práctica.
En base a los puntos descritos en la investigación, se lleva a cabo por medio de
lixiviación la obtención de aceites grasos, para posteriormente realizar una
determinación cualitativa y cuantitativa de los compuestos presentes dentro de la
mezcla obtenida, teniendo como resultado la caracterización de los compuestos
presentes en las semillas de jacaranda.
1.7. Limitación de la investigación
La limitación principal para el desarrollo del presente trabajo investigativo es la
adquisición de la materia prima ya que se encuentra en la provincia del Guayas.
7
La experimentación se llevará a cabo a nivel piloto, en el Laboratorio de Bioquímica
y Microbiología de alimentos de la Facultad de Ingeniería Química en la
Universidad de Guayaquil.
1.8. Hipótesis
¿Existe la posibilidad de obtener aceite con alto valor en ácidos grasos
poliinsaturados tipo Linoleicos conjugados de la semilla de jacaranda?
1.9. Variables
El trabajo investigación cuenta con las variables siguientes:
1.9.1. Variable independiente.
Aceite de jacaranda
1.9.2. Variable dependiente.
Lixiviación con solventes
Temperatura-presión
Características físicas-químicas
8
1.10. Operacionalización de las variables
Tabla 1 Operacionalización de las variables.
Variable Nombre Concepto Unidades Equipos Norma
Dependiente Lixiviación Este método
consiste en la
separación de
componente de
una muestra solida
inmersa en un
solvente.
°C -°F
Soxhlet
NTE INEN 1755
Dependiente Temperatura-
presión
Esta es una de las
condiciones de
trabajo que se
debe controlar.
°C-atm Comprensor
de vacío
Norma INEN
1338:2012
Dependiente Propiedades
físicas
Medición de
algunas
propiedades
mediante algunos
equipos.
ml-cc Picnómetro,
viscosímetro
NTE INEN 2903
Independiente Aceite de
jacaranda
Obtención de
aceite por
operaciones
unitarias.
g-lb ---
Elaborado por: Chiluiza Vicky y Estupiñan Favio
9
Capítulo II
2.1. Marco teórico
Figura 1 Árbol de Jacaranda
Fuente: (Silva , 2017)
2.1.1. Generalidades de la Jacaranda.
La Jacaranda mimosifolia D. es una planta que pertenece al orden Escrofulariales
y a la familia Bignoniaceae, nativa de Sur América (Colombia –Argentina) por lo
tanto se cultiva en regiones tropicales y subtropicales.
Es un árbol de follaje caduco o semi caduco, de gran porte y resistencia,
copa ancha y ramificada y vistosa floración. Sus hojas son doblemente compuestas
con folíolos pequeños, semejantes a las hojas de los helechos, lo que le confiere
a la copa un característico aspecto de ligereza y liviandad. Tiene abundante
floración en primavera, en panojas de flores tubulares de color liláceo que destacan
por su gran belleza y duración. Los frutos en cápsulas son vainas leñosas color
castaño, de forma oval, similares a castañuelas de madera, con dos tapas que se
10
abren cuando maduran. Estas cápsulas permanecen mucho tiempo en el árbol y
contienen en su interior semillas aladas. Es muy utilizado como árbol ornamental
en arbolado urbano (DENTEZANO, 2013).
2.1.2. Tamaño
Es un árbol con corteza pálida, ramas glabras de 12 a 15 metros de altura y de 4
a 6 m de diámetro de copa. Puede sobrepasar los 25 m (Tree, 2012).
2.1.3. Hojas
Son compuestas, opuestas, pari-bipinnadas, de 30 a 50 cm de longitud, con 10 a
20 pares de pinnas subopuestas, de 7 a 14 cm de longitud, cada una de las cuales
porta de 15 a 30 pares de folíolos, sésiles, subopuestos, ovado-oblongos de 7 a
13 x 3 a 4 mm, de color verde amarillento, alcanzando de 15 a 25 mm de largo.
Pecíolo de 4 a 8 cm de longitud (invasive plants , 2017).
2.1.4. Flores
Las inflorescencias están en panículas axilares o terminales de 20 a 30 cm de
largo; flores sobre pedicelo de 3 a 7 mm, con el cáliz anchamente acampanado,
corola tubular-acampanada, de color azul violeta de unos 3 a 5 cm de longitud, con
un tubo estrecho y pubescente en la parte inferior y un limbo con 5 lóbulos su
iguales, de 6 a10 mm de longitud, 4 estambres incluso de dínamos, insertos en la
parte superior de la parte más delgada del tubo corolino, con filamentos de 8 a 12
mm de longitud, gineceo súpero de dos carpelos (LINCANGO QUILACHAMI,
2015).
11
2.1.5. Raíces
De desarrollo oblicuo, iguales y fasciculadas; no invasoras, por lo que con escasez
de agua el árbol se ve muy afectado (RICHINS MYERS, 2016).
2.1.6. Frutos
Fruto leñoso, dehiscente, plano, en forma de castañuela, con gran cantidad de
semillas pequeñas; cápsula de 6 cm; oblonga y orbicular pardo oscuro.
Permanecen todo el año (Gilman & Watson, 2016).
Figura 2 Fruto de la Planta
Fuente: (Macé, 2015).
12
Figura 3 Muestras de capsulas tomadas de los árboles de Jacaranda mimosifolia.
Fuente: autores
2.1.7. Semilla
Las semillas presentan una forma vagamente circular, comprimida, de 7 a 9 mm
de largo, provista de un ala marginal translucida, fina, delgada, de color moreno y
de 22 a 24 mm de largo incluyendo la semilla. La testa es de color castaño oscuro,
opaca de 0.1 a 0.3 mm de grosor; el embrión es recto, cordiforme, color crema y
ocupa toda la cavidad de la semilla. Tiene dos cotiledones, grandes, planos,
carnosos y cordiformes.
2.1.8. Taxonomía
Reino: Plantae
División: Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
13
Orden: Lamiales
Familia: Bignoniácea
2.2. Origen
Jacarandá es un nombre de origen Tupí que significa fragante. Nativo de la base
de las yungas o selvas de montaña, en el noroeste de Argentina, luego fue
introducida a sur américa desde Guatemala a Ecuador como planta ornamental,
(Michael Arnold, 2003).
2.2.1. Hábitat.
Crece en climas subtropicales y tropicales, ( ARZÚ de GUISE , 2010).
2.2.2. Sinónimos.
Jacaranda ovalifolia, R.Br.
Jacaranda chelonia, Griseb
Jacaranda acutifolia, Humb. y Bonpl.
2.2.3. Nombres Vulgares.
Conocido en varias comunidades andinas como: Jacaranda, Green Ebony,
Palisandro, Acacia morada (Colombia), Flor de cruz (Venezuela), Arabesco
(Ecuador) (Jiménez S, 2007).
Amharic (yetebmenja zaf);
14
Creole (jakaranda,flabwayan ble);
English (mimosa-leaved jacaranda,jacaranda,Brazilian rose wood);
French (flambouyant bleu);
Spanish (tarco, jacarandá, gualanolay, flamboyán azul);
Tigrigna (palasandro).
2.2.4. Aplicaciones.
Sus brotes nuevos son frecuentemente evadidos por los pulgones se utiliza como
tratamiento insecticida. Su madera aromática se utiliza en ebanistería y carpintería,
es muy apreciada por sus tonos crema y rosados, empleándose para la fabricación
de muebles, para decoración interior de coches y para realizar laminados (Sanchez
de Lorenzo, 2012).
La infusión y tintura de flores, hojas y corteza se usa por vía oral para el
tratamiento de disentería amebiana y otras afecciones gastrointestinales agudas.
También se utiliza para afecciones del hígado, hemorroides, várices, eczemas e
impurezas de la sangre. Para tratamiento de diabetes, úlceras, artritis, heridas y
escrófulas (Muplam, 2014).
15
2.3. Propiedades y Aplicaciones
Propiedades bioactivas, como anticancerígenos y sedantes (Rana, Bhangalia,
& Pratap Singh, A new phenylethanoid glucoside from Jacaranda mimosifolia,
2013).
Además, es conocida por sus propiedades amebicidas contenidas en sus
flores y frutos, se ha usado ampliamente para el control de parásitos en
humanos (Herrera Cornejo & López Maravilla, 2007).
2.4. Composición Química
La jacaranda posee una diversidad de compuestos entre los cuales están: Ácido
jacarándico, jacaronona (-Hidroxi-4-oxo-2,5-ciclohexandienil acetato de metilo),
ácido jacoumárico, ácido ursólico y otras sustancias flavonoides, taninos, y el
compuesto responsable de la coloración de las hojas llamado jacarandina. Estos
compuestos son capaces de detener o inhibir afecciones entre las cuales podemos
mencionar enfermedades venéreas, forunculosis, afecciones del hígado, várices,
cicatrización de heridas, depurativo de la sangre y enfermedades cutáneas
(CÓNDOR TIERRA , 2014).
Figura 4 Estructura de los presentes ácidos.
Fuente: (Lema Aucacama, 2013).
16
2.4.1 Ácido Jacarico.
El ácido jacarico, es un isómero del ácido linolénico con un sistema trieno
conjugado, tiene un efecto antitumoral in vitro e in vivo. Los isómeros CLnA tienen
fuertes efectos citotóxicos en las células DLD-1, con ácido jacátrico (JA) que tiene
el efecto más fuerte. Examenes del mecanismo de muerte celular indican que
CLnAs induce apoptosis en DLD-1 mediante la peroxidación lipídica. Los niveles
intracelulares de CLnAs incorporados se miden para examinar la razón de las
diferencias en los efectos citotóxicos. Estos resultados muestran que JA fue
llevado a las células de manera eficiente. Colectivamente, estos resultados
sugieren que el efecto citotóxico de CLnAs depende de la incorporación intracelular
e inducción de apoptosis vía peroxidación lipídica. JA también tiene un fuerte
efecto antitumoral preventivo in vivo en los que se transportan células DLD-1.
Estos resultados sugieren que el aceite de jacaranda puede usarse como un
constituyente de la dieta para la prevención del cáncer (Shinohara, y otros, 2012).
2.5. Aceites
El aceite vegetal es aquel compuesto orgánico que es producido de fuentes
vegetales y que acumulan en su tejido como fuente de energía, está constituido
por moléculas de glicerina y varios ácidos grasos. A veces esta advertencia se
hace refiriéndose al aceite utilizado, aunque lo más común es que sean varios y
mezclados en cuyo caso se advierte simplemente de que el producto contiene
aceites vegetales, sin especificar, (Zavala Giler & Castillo Farfan, 2008).
17
2.6. Clasificación de los aceites
La composición de los aceites vegetales se puede clasificar en: Aceites ricos en
ácidos grasos saturados y ácido oleico (aceite de oliva). Aceites ricos en ácidos
grasos poliinsaturados (aceites de girasol) El aceite vegetal puede almacenarse
durante largo tiempo sin deteriorarse, y ser manipulado, transportado y distribuido
sin peligro, debido a que no es explosivo, ni inflamable, ni desprende gases tóxicos
o cancerígenos. ( C. X. E. y S. B. Alsina., “Aceite Vegetal,” Energía, Agua,
Medioambiente, Territ. y Sostenbilidad, no. Díaz de Santos, p. 2012, 2012.)
2.6.1. Ácidos grasos monoinsaturados.
Los «ácidos grasos monoinsaturados» son aquellos ácidos grasos de cadena
carbonada porque poseen una sola insaturación en su estructura, es decir, poseen
un solo doble enlace carbono-carbono (–CH=CH–). Un ejemplo de este tipo de
ácidos es el ácido oleico presente en casi todas las grasas naturales, llamado
comúnmente omega 9.
Figura 5 Ácido oleico
18
Ácido oleico, un ácido graso monoinsaturado, con el doble enlace en posición 9 a
contar desde el extremo metilo de la molécula (en la imagen); es por tanto de la
serie omega 9.
2.6.2. Ácidos grasos poliinsaturados.
Los ácidos grasos poliinsaturados (frecuentemente denominados por su
acrónimo en lengua inglesa PUFAs = Poly- Unsaturated Fatty Acids) son ácidos
grasos que poseen más de un doble enlace entre sus carbonos. Dentro de este
grupo encontramos el ácido linolénico (omega 3 y el omega 6) que es esencial
para el ser humano. Tienen un efecto beneficioso en general, disminuyendo el
colesterol total. El exceso implica la producción de compuestos tóxicos.
Figura 6 Ácido linolénico
2.7. Métodos de extracción
2.7.1. Lixiviación.
El proceso de lixiviación (extracción sólido-líquido), se basa principalmente en la
interacción de la muestra y el disolvente es decir la separación de una mezcla de
sustancias por disolución de cada componente, puede ser usada como técnica
19
preparativa de muestra como paso previo al análisis mediante otra técnica
instrumental.
Además, el campo de aplicación es fundamentalmente el agroalimentario
por lo que es también de utilidad en el área medioambiental, así es el método de
análisis recomendado para la determinación del aceite y la grasa total recuperable
en aguas de vertidos industriales permitiendo la determinación de hidrocarburos
relativamente no volátiles, aceites vegetales, grasas animales, ceras, jabones y
compuestos relacionados (Guevara Martinez, 2004).
2.7.2. Maceración.
Técnicamente, la maceración es un proceso de extracción sólido-líquido, trata del
proceso del cual se extrae ciertos compuestos solubles de una planta o parte de
esta en un aceite (el líquido), obteniendo así oleomacerados o maceraciones en
aceite. (Organicus, 2017)
2.7.3. Percolación.
El método de percolación consiste en una lluvia del solvente de tal manera que
cubra toda la masa, sin llegar a los espacios vacíos que exista entre una semilla y
otra, en pocas palabras, se realiza cuando envuelve a todas las partículas de la
semilla con una película de líquido en continuo recambio. (Aire, Pardo , Taipe , &
Yapias , 2009)
20
2.7.4. Digestión.
Este proceso consiste en forma de maceración en la cual se calienta con suavidad
durante el proceso de extracción. Este procedimiento se utiliza cuando una
temperatura moderadamente alta no es objetable y de este modo aumenta la
eficiencia del menstruo como solvente. (Cóndor, 2014)
2.7.5. Infusión.
Es una disolución de los componentes fácilmente solubles de las drogas crudas.
Las infusiones frescas se preparan macerando las drogas por un lapso breve con
agua fría o en ebullición. Durante un periodo de tiempo. (Cóndor, 2014)
2.7.6. Decocción.
La decocción es el método de extracción de los principios activos haciendo cocer
un producto animal o una sustancia vegetal en agua hirviendo. El término también
permite nombrar al líquido obtenido mediante el proceso. (Pérez, 2017)
2.8. Solventes Utilizados
2.8.1. Hexano.
El hexano es una sustancia química manufacturada del petróleo crudo. La n-
hexano puro es un líquido incoloro de olor levemente desagradable. Es
sumamente inflamable, nocivo y muy peligroso para la salud de los trabajadores y
para el medioambiente. En las extractoras se está utilizando el Hexano para
extraer químicamente el aceite, que proviene. El hexano arrastra consigo el aceite,
terminando ambos su circuito, en un destilador, estos equipos de trabajo, están
desgastados por el paso del tiempo y por el uso, además son aparatos sometidos
21
a continuas presiones y en los que no existe un procedimiento fiable para la
detección de bolsas de Hexano en el interior de las extractoras. El riesgo de fugas
de hexano y de deflagraciones derivadas de estas bolsas, es elevado, de hecho,
en las plantas de extracción es común la existencia de un fuerte olor al gas, que
en altas concentraciones y en contacto con una fuente de calor puede dar lugar a
accidentes de trabajo de graves consecuencias (Pilco Saca, 2015).
2.9. Equipo usado para la recuperación del solvente hexano.
2.9.1. Rotavapor.
El rotavapor es un equipo que están diseñados para evaporar solventes orgánicos
o acuosos.
Los rotavapores, como su nombre lo indica, incluyen un sistema de rotación
de la muestra control de revoluciones y un baño termoregulado para mantener la
muestra a una temperatura controlada.
Los rotavapores se conforman por un brazo mecánico utilizado para subir o
bajar el matraz donde va la muestra el cual llega hasta un recipiente donde se
encuentra un líquido; además consta de un condensador en espiral y un
controlador de temperatura.
22
2.10. Norma inen empleada
Tabla 2 Normas empleadas.
Proceso Norma
Medio de cultivo NTE INEN 1529
Extracción NTE INEN-ISO 17059
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
2.11. Microorganismos
Los microorganismos son seres diminutos que únicamente pueden ser apreciados a
través de un microscopio. En este extenso grupo se puede incluir a las bacterias y
mohos. (Ucha, 2009)
Concerniente a su estructura biológica y a diferencia de lo que ocurre con las
plantas o los animales, esta es sumamente elemental ya que son unicelulares, en lo
que sí coinciden con los mencionados es en la individualidad que presentan y
ostentan. (Ucha, 2009)
2.11.1. Hongos filamentosos
Los hongos son microorganismos de gran importancia económica, no sólo por su
utilidad, sino por el daño que pueden causar. Son responsables de la degradación
de gran parte de la materia orgánica de la vida terrestre, actividad de gran beneficio
ya que permite el reciclaje de la materia viva. Por otro lado, los hongos son
causantes de una gana de enfermedades en plantas y animales. (Morales, 2012)
23
Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su
utilización industrial. Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la
combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos
orientales miso, shoyu y tempeh. Son también la fuente de muchos enzimas
comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico),
antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y,
evidentemente, de las setas. (Morales, 2012)
2.11.1.1. Aspergillus.
El Aspergillus es un hongo filamentoso saprofito que desempeña un papel esencial
en la degradación de la materia orgánica. Su hábitat natural es el suelo donde
sobrevive y se desarrolla sobre esta materia en descomposición. Es uno de los
hongos de mayor abundancia en la naturaleza. Se puede encontrar en cualquier
ambiente, incluido el hospitalario: suelo, vegetación en descomposición, material
de construcción, polvo doméstico, etc. Se reproduce por esporas cuya germinación
produce las hifas. ( CandidiasisWeb, 2014)
2.11.1.1.1. Aspergillus níger.
El Aspergillus níger es la especie más abundante de Aspergillus en la naturaleza,
ya que pueden crecer en una gran variedad de sustancias. El Aspergillus níger
puede crecer incluso en ambientes con muy pocos nutrientes disponibles y a
24
menudo se encuentra creciendo en las paredes húmedas de las casas (Rocafuerte
& Macancela, 2018)
2.11.2. Las bacterias
Las bacterias son seres unicelulares de estructura simple y núcleo difuso,
generalmente sin clorofila, y que se reproducen por bipartición. Constituyen un
grupo de microorganismos unicelulares muy arcaicos y caracterizados por la
ausencia de una membrana nuclear que delimite su núcleo; por esta razón son
llamados organismos procariotas, como el tipo celular al que pertenecen. Junto con
las cianobacterias o algas cianofíceas, forman parte del grupo de los Moneras, uno
de los cinco reinos de la naturaleza, de acuerdo con la vigente clasificación de los
seres vivos inspirada en la obra del naturalista estadounidense R. H. Whittaker.
(Copérnico, 2014)
2.11.2.1. Formas principales de bacterias.
Examinadas al microscopio, las bacterias presentan tres formas principales.
Algunas, los cocos, son células esféricas, como los estreptococos,
los estafilococos o los enterococos. Las que tienen forma de bastoncillo, con los
extremos redondeados o afilados, reciben el nombre
de bacilos (colibacilos, salmonelas, etc.).
Un tercer grupo lo integran los espirilos, de formas curvadas (como en el
caso de los vibrios o vibriones ) o francamente espiraladas (como
25
las espiroquetas). Las formas ovoides, intermedias entre los cocos y los bacilos,
se denominan cocobacilos.
Tabla 3 Principales bacterias.
COCOS BACILOS ESPIRILOS
Cocos
Bacilos
Espiroqueta
Estretptococos
Diplobacilos
Estafilococos Estreptobacilos
Vibriones
Cocobacilos
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
2.11.2.2. Bacterias gram positivas
Se conoce como bacterias Gram Positivas al grupo de bacterias que no posee una
membrana externa capaz de proteger el citoplasma bacteriano, que tienen una gruesa
capa de peptidoglicano y que presentan ácidos teicoicos en su superficie. Entre otras
cosas, se distinguen especialmente por teñirse de azul oscuro o violeta por la tinción
de Gram aplicada en bacteriología para analizar muestras de laboratorio y es
justamente esto último lo que explica su nombre de “Gram positivas”. (PINO, 2015)
26
2.11.2.2.1. Staphylococcus
Los Stafilococos son microorganismos aerobios grampositivos. El más patogénico de
ellos es el Staphylococcus aureus, que típicamente causa infecciones de la piel y a
veces neumonía, endocarditis y osteomielitis. En general se lo asocia con la formación
de abscesos. Algunas cepas elaboran toxinas que causan gastroenteritis, síndrome
de la piel escaldada y síndrome de shock tóxico. El diagnóstico se realiza con
tinciones de Gram y cultivos. El tratamiento suele incluir betalactámicos resistentes a
las penicilinasas, pero como es frecuente la resistencia a antibióticos pueden ser
necesarios vancomicina u otros fármacos más modernos. Algunas cepas son parcial
o totalmente resistentes a todos los antibióticos excepto los más nuevos, como la
linezolida, la asociación quinupristina/dalfopristina, la daptomicina, la telavancina, la
dalbavancina, la tigeciclina y la ceftarolin (Merck Sharp & Dohme Corp, 2018).
2.11.2.2.2. Staphylococcus aureus
El Staphylococcus aureus es una bacteria común que desempeña un papel
importante en las enfermedades humanas. De acuerdo con la Sociedad de Nueva
Zelanda de Dermatología, del 15 al 40 por ciento de los seres humanos son
portadores de la bacteria, que vive principalmente en las fosas nasales. Mientras que
la bacteria es inofensiva para la mayoría de las personas, puede causar infecciones
de la piel en algunos, especialmente en los que son propensos a las lesiones de la
piel y tienen la piel seca. Las enfermedades causadas por el Staphylococcus aureus
se observa con mayor frecuencia en los niños pequeños y personas que trabajan en
la industria del cuidado de la salud. Las infecciones causadas por el Staphylococcus
aureus incluyen el impétigo, que es muy contagiosa, y aparece como costras y
27
supuraciones que crecen a diario. Una forma más profunda del impétigo es la ectima
que se caracteriza por un dolor crujiente que crece sobre las úlceras profundas de la
piel. Los folículos pilosos también se pueden infectar por el Staphylococcus aureus.
(Harris, 2017)
2.11.2.3. Bacterias gram negativas
Las bacterias gram negativa son aquellas que tienen una capa delgada de
Peptidoglicano (mureina) unida a una membrana exterior por lipoproteínas. La
membrana exterior está hecha de proteína, fosfolípido y lipopolisacárido. En el
lipopolisacárido, la porción de lípido está embebida en el fosfolípido y el antígeno o
polisacárido está en la superficie. El lípido se llama Lípido A y es tóxico, pero el
lipopolisacárido entero se llama Endotoxina. La pared de la célula tiene poros llamado
Porines para el transporte de substancias de peso molecular bajo. Entre la membrana
citoplásmica y la pared celular hay un espacio periplásmico con enzimas hidrolíticas,
enzimas inactivadoras de antibióticos y proteínas de transporte. (Alexander, 2010)
2.11.2.3.1. Escherichia
Se caracteriza por ser una bacteria gram negativa, no formadora de esporas,
anaerobia facultativa. La mayoría de las especies de son comensales inofensivos.
En aquellas especies que hacen parte de la flora intestinal de los animales de
sangre caliente, provee una porción de su producción de vitamina K para su huésped.
(Ortega, 2018)
28
2.11.2.3.2. Escherichia coli
La Escherichia coli es una bacteria habitual en el intestino del ser humano y de otros
animales de sangre caliente. Aunque la mayoría de las cepas son inofensivas,
algunas pueden causar una grave enfermedad de transmisión alimentaria. La
infección por E. coli se transmite generalmente por consumo de agua o alimentos
contaminados, como productos cárnicos poco cocidos y leche cruda. (OMS, 2018)
Capítulo III
29
3.1. Desarrollo experimental
El trabajo se realizó en los laboratorios de microbiología y biotecnología de la
facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil.
3.1.1. Recolección de la materia prima.
El fruto del árbol Jacaranda fue recolectado en la ciudad de Guayaquil, provincia
del Guayas en el mes de marzo del presente año. Al obtener el fruto se procedió a
extraer las semillas del mismo y de esta manera obtener unos 160 g de materia
prima.
3.1.2. Tipos de enfoques metodológicos.
Se emplean métodos físicos-químicos de análisis que permiten determinar
cualitativamente y cuantitativamente los componentes presentes en la materia
prima y así establecer su calidad, por lo tanto, se realizaron los siguientes ensayos:
Índice de peróxido, índice de yodo, índice de refracción, HPLC.
3.2. Ingeniería de proceso
Para la extracción del aceite que contiene la semilla de Jacaranda mimosifolia se
debe llevar a cabo las operaciones siguientes:
Operaciones preliminares
Operaciones durante el proceso
30
Operaciones finales
3.2.1. Operaciones preliminares
Son los procesos los cuales son indispensables para obtener un aceite de
excelente calidad:
Acopio de las capsulas leñosas que contienen las semillas de la jacaranda.
Separación de la semilla y la capsula leñosa por un medio mecánico que
no afecte los resultados del rendimiento de la producción de aceite de la
jacaranda.
Selección de las semillas aptas para ser utilizadas en la extracción del
aceite.
3.2.2. Operaciones del proceso
Extractor sólido líquido
Esta operación es la etapa más delicada durante el proceso ya que es responsable
del rendimiento de aceite, por el método de extracción empleado, al cual se aplica
un solvente que no tiende a formar parte de los productos.
3.2.3. Operaciones finales
Las operaciones finales aplicadas al producto final fueron las siguientes:
Prueba de actividad antimicrobiana
Para la realización de las pruebas antimicrobianas, se trabaja en un medio
Luego de tener el aceite se procede a los respectivos análisis como son:
31
Aplicación de cromatografía liquida para conocer las sustancias con las
cuales cuenta el aceite.
Aplicación del aceite sobre microorganismos para conocer su capacidad
antimicrobiana.
3.2. Extracción sólido-líquido de la semilla de Jacaranda
La extracción sólido-líquido se realizó en el equipo Soxhlet de 500 ml de capacidad,
se colocó en la cámara de muestra unos 66 g con 200 ml de Hexano como
solvente. Al repetir el método obtenemos mayor cantidad de muestra que nos
favorece en el momento de realizar las pruebas respectivas. La recuperación del
solvente (Hexano) se realizó en el equipo Rotavapor. Se realiza una recuperación
de solvente en el equipo rotavapor a una temperatura de 58 ºC, una presión de 0,3
BAR y 50 rpm. Luego obtenida la muestra se procederá a realizar los análisis.
Tabla 4 Parámetros extracción sólido – líquido en el equipo soxhlet.
Parámetros Cantidad Unidad
Temperatura 50 ºC
Solvente (Hexano) 92.82 %
Tiempo 60 s
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
32
3.3. Determinación del rendimiento del aceite
Para la determinación del rendimiento se tomó en cuenta el peso total de la materia
prima destilada y la cantidad de aceite esencial obtenido. El resultado fue obtenido
aplicando la siguiente fórmula.
Peso aceite % Rendimiento = _____________________________ x 100
Peso de Muestra
3.4. Determinación de propiedades físicas del aceite
3.4.1. Densidad relativa del aceite a 20 °C.
Para ello se utilizó un picnómetro limpio y seco de 1 ml de capacidad, se pesó vacío
en una balanza analítica marca (OHAUS Pioneer™); seguido se llenó con 1 ml del
aceite, tapándose y limpiándose el exceso de muestra. Luego, se pesó el conjunto
y por diferencia de pesos se determinó la densidad relativa del Aceite empleando
la ecuación.
3.4.2. Índice de refracción del aceite.
La prueba se realizó utilizando un refractómetro marca (Abbe, Estados Unidos).
Con la ayuda de un capilar se depositó dos gotas de aceite sobre el prisma del
refractómetro y se procedió con la lectura a 20 °C.
33
3.5. Análisis del aceite por Cromatografía de HPLC.
Los análisis cromatográficos se realizaron en las instalaciones de laboratorios
Nova Gestión.
Para la cromatografía líquida de alta eficiencia, se utilizó el cromatógrafo
líquido de alta eficiencia Waters, compuesto de inyector automático, modelo 2695,
con sistema operativo computarizado con software Empower y detector de arreglos
de diodos (DAD), modelo 2996, bomba modelo L-6200ª, integrador modelo C-R4A.
Columna para CLAE ODS C-18 LiChrospher (125 x 4,0 mm, 5μm), Merck y pre-
columna LiChrospher 100 RP-18 (5 μm).
Las muestras fueron pesadas en frascos de vidrio y solubilizadas en metanol grado
CLAE en la concentración de 10 mg/ml para los extractos metanólicos de las
semillas (EMS) y 1 mg/ml para las sustancias de referencia.
Las muestras fueron filtradas en micro filtros con membrana PTFE
modificada para filtración de disolventes orgánicos y acuosos 0,45 μm, 13 mm. Las
alícuotas de 10 μl de las muestras se inyecta de forma automática a una
temperatura de 40 ºC y una velocidad de flujo de 1 ml / min.
La detección se realizó en el detector de ajuste de diodos a 210 nm. Los
espectros de UV en longitudes de onda de 210 a 400 nm se obtuvieron en línea
para identificar cada pico.
En función de la complejidad de la matriz proveniente de extractos
vegetales, se empleó un sistema de elución exploratoria, comprendiendo un
período largo de elución en gradiente lineal. La fase móvil se compone de H2O (A):
34
CH3CN (B) en proporción 95, 5, con gradiente lineal de 95 a 60% de A en 60
minutos, manteniéndose a continuación, un corto período de elución isocrática
(95% de CH3CN, 5 minutos).
Tabla 5 Sistema de Elaboración Exploratorio empleado en la obtención de perfiles
cromatográficos por CLAE.
Tiempo (min)
Agua (%)
Acetonitrila (%)
0 95 5
60 60 40
65 5 95
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
Se mantuvo un intervalo de tiempo de 10 minutos, después de cada carrera del
programa de elución, para volver a las condiciones iniciales del gradiente, antes de
la inyección de nueva muestra.
En todas las etapas se emplearon solventes grado CLAE y agua pura.
35
3.6. Procedimiento para la extraccion del aceite de Jacaranda
mimosifolia
3.6.1. Obtención de la semilla
1. Con una espátula plana se abre las capsulas que contienen las semillas para
que estas sean extraídas.
2. Se realiza la respectiva clasificación de las semillas aptas para ser procesadas.
3. Se sumerge las semillas idóneas en agua potable durante 3 min con el objetivo
de que la membrana a retirar sea menos compleja.
3.6.2. Medición del solvente a utilizar (hexano)
1. Se prende la sorbona para eliminar los gases generados por el solvente al
abrirlo.
2. Con una pipeta que cuenta con una pera para succionar se extrae la cantidad
de 200 ml de hexano y se los verte en un matraz aforado de 200 ml de
capacidad que cuenta con un tapón para impedir el escape de los gases.
3.6.3. Preparación del equipo soxhlet
1. Pesar la muestra seca; envolver en algodón la muestra total y volver a pesar.
Registrar los pesos obtenidos.
2. Pesar el matraz balón. No tocar con las manos libres.
3. Agregar al matraz balón la solución de hexano.
4. Ensamblar las partes del equipo Soxhlet (el matraz balón, el extractor Soxhlet,
el adaptador y el refrigerante; el equipo se ensambla en este orden).
36
5. La muestra se pone envuelta con el algodón en la cámara interior del
extractor.
6. Calentar el matraz en una manta calefactora.
7. El proceso es cíclico, por lo que se dejara calentado de 30 min
aproximadamente para extraer todos los lípidos de la muestra.
8. Al final, se observará la solución con ciertas cantidades de lípidos como es el
del jacaranda y el hexano.
3.6.4. Recuperación del hexano empleado
1. La mezcla de lípidos obtenida en el soxhler pasa al rotavapor
2. Se estandariza los parámetros para la separación de la mezcla los cuales son:
T°= 70°C, 0,5 Mbar y 60 rpm.
3. Se deja enfriar por un periodo de tiempo de 15-20 min aproximadamente.
4. Posteriormente el hexano se lo vierte en su recipiente original.
5. Al aceite procedido a partir de la semilla se lo vierte en un recipiente limpio y
seco y sellado hermético para su futuro análisis.
3.4. Procedimiento para la inhibición de microorganismos.
1. Al realizar la práctica, previamente se elaboró los Agares en cajas Petri
2. esterilizadas para poder obtener una adecuada experimentación.
3. Posteriormente se realizó la siembra de las bacterias gram positivas, gram
negativa y el hongo del género Aspergillus níger en los respectivos Agares,
para proseguir en la colocación del extracto del aceite de Jacaranda
37
mimosifolia en 3 discos de papel absorbente que serán colocados en diferentes
partes del Agar para luego de 24 horas ver si los resultados de inhibición contra
las bacterias son efectivos y después de 48 y 72 horas ver la posible
proliferación del hongo ya que estos tiende a ser más prolongada su etapa de
desarrollo.
38
3.6.1. Diagrama de proceso del aceite de Jacaranda mimosifolia
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
Solvente
39
3.6.2. Diagrama de proceso de recuperación del hexano
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
40
Capítulo IV
4.1. Balance de materia
4.1.1. Balance en el Desemillado
Peso Masa Seca Peso masa semilla
E= 73.02 g S= 66 g
Perdida= 7.02 g
% de Pérdida en el desemillado
% perdida=𝐸−𝑆
𝐸∗ 100
% perdida= 73,02−66
73,02∗ 100
% perdida= 9.61
% de rendimiento
% de rendimiento= 𝑆
𝐸∗ 100
% de rendimiento= 66
73,02∗ 100
% de rendimiento= 90,39
Desemillado
41
4.1.2. Rendimiento del aceite
Extracción del aceite de la semilla
Peso semillas Volumen de aceite
F= 66.0 g B= 215,45 ml
P= 55,185 g
Pérdida en el extractor
55,185 g
Separación del aceite de jacaraanda utilizando el rotavapor
Volumen de aceite M Volumen de aceite J
F1= 215 ml B1= 15,45 ml
Extracción
A 200 ml de hexano
Rotavapor
A1 200 ml de
hexano
42
% de rendimiento
% de rendimientoB1
F1*100=
% de rendimiento= 15,45
66 𝑔∗ 100
% de rendimiento= 𝟏𝟓, 𝟒𝟓%𝐯
𝐩
4.2. Resultados de las propiedades físicas del aceite
Tabla 6 Resultados de las características físicas del aceite.
Característica Resultados
Índice de refracción 1,3524
Índice de peróxidos <0,12 meq 0,24/Kg
Índice de acidez 1,53%
Índice de yodo 47,27
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Renato.
Los resultados reflejan que el aceite posee un índice de peróxidos dentro de los
límites establecidos por las normas de aceites vegetales y cierta cantidad elevada
de componentes como la acidez y en pequeñas proporciones el índice de
peróxidos.
4.3. Resultados del perfil de ácidos grasos en esteres metílicos o
FAMEs
Esta tabla muestra los resultados obtenidos en el perfil de ácidos grasos. Se
observa que los valores de FAMEs y HUFAs son superiores a lo esperado en
43
comparación con otros estudios presentados en revistas científicas, lo que motiva
a realizar futuras investigaciones.
Tabla 7 Valores de ácidos grasos en aceite de jacaranda.
Perfil de ácidos Grasos
Resultados Unidad Método de referencia
Omega 3 39,13 mg/g AOCS Ce-IB 89
Omega 6 509,64 mg/g AOCS Ce-IB
89
Omega 9 285,99 mg/g AOCS Ce-IB
89
Relación n-3/n-6 0,08 mg/g AOCS Ce-IB
89
Saturados 164,74 mg/g AOCS Ce-IB
89
Insaturados 834,76 mg/g AOCS Ce-IB
89
Monoinsaturados 285,99 mg/g AOCS Ce-IB
89
Poliinsaturados 548,77 mg/g AOCS Ce-IB
89
HUFAs 39,13 mg/g AOCS Ce-IB
89
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
4.4. Resultados de ensayo de Microbiología del aceite de Jacaranda.
Esta tabla muestra los resultados obtenidos en el ensayo de microbiología usando
tres cepas. Una de Gram positivo, Gram negativo y de Hongos del género
44
Aspergillus níger. Las pruebas de inhibición para bacterias Gram positivas el halo
fue de 2.36 cm, las bacterias Gram negativas no hubo inhibición.
Tabla 8 Resultados de Ensayos de Microbiología.
Vol.
Aspergillus n. GRAM + GRAM -
S. Aurea E. Coli
Ø Papel (cm)
Ø Halo (cm)
50 µl - 1.800 2.000 -
1.750 2.050
2.100 2.200
1.700 1.900
100 µl - 2.000 2.165 -
2.000 2.190
1.825 2.050
2.215 2.360
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
4.5. Materiales y sustancias usadas durante el ensayo de
Microbiología
4.5.1 Materiales.
Cámara de flujo laminar
4 cajas Petri
45
2 mecheros de Alcohol
2 micropipetas (Uno de 50µl de marca Bocco y uno 100µl de marca
Droptek).
Aza de siembra microbiológica
Aza de Drigalsky
Incubadora
Pinzas
Rejillas
Vaso de precipitación
Papel filtro.
4.5.2. Sustancias.
Agar MacConkey
Agar nutritivo
Agar Sabouraud’s
Cepas de Escherichia. coli.
Cepas de Staphylococcus aureus
Cepa de Aspergillus niguer
Alcohol 70°.
46
Conclusiones
Mediante la aplicación de la operación unitaria extracción sólido-líquido
empleando hexano como disolvente se pudo obtener aceite de la semilla de
Jacaranda mimosifolia.
Se puede concluir que mediante la aplicación del disolvente empleado en el
equipo soxhlet se obtuvo un rendimiento del 15.45% v/p de aceite.
Al realizar los respectivos análisis al aceite extraído de las semillas de
jacaranda se reportaron los resultados siguientes: índice de yodo 47,27%, índice
de acidez 1.53%, e índice de refracción 1.3524.
El análisis cromatográfico del perfil de ácidos grasos fue realizado en un
equipo de cromatografía líquido HPLC reportando; 39,13 mg/g de omega 3,
509,64 mg/g de omega 6, 285,99 mg/g de omega 9, 0,08 mg/g de relación n-
3/n-6, 164,74 mg/g de saturados, 834,76 mg/g de insaturados, 285,99 mg/g de
monoinsaturados, 548,77 mg/g de poliinsaturados, 39,13 mg/g de los ácidos
grasos altamente insaturados o HUFAs.
Los resultados de la actividad inhibitoria de microorganismos del aceite
presentaron actividad antimicrobiana frente a las cepas de bacterias gran
positivas Staphylococcus aureus se obtuvo un halo de 2.36 cm con un volumen
de aceite de jacaranda de 100 µl presento la mayor concentración crítica para
inhibición de esta bacteria y frente a Escherichia coli y Aspergillus niger no
presentaron actividad inhibitoria.
En base a los resultados obtenidos se considera que es viable para la
aportación de la matriz productiva, entre esto la elaboración de fertilizantes,
cosméticos, medicina entre otros.
47
Recomendaciones
El sistema de acopio de las semillas debe ser lo más hermético posible para
evitar la contaminación de la misma y así sus características se mantengan
optimas
Buscar alternativas que faciliten el pelado de semilla de Jacaranda
mimosifolia para de esta manera optimizar el proceso de extracción del
aceite.
Una vez obtenido el aceite extraído debe ser colocado en un recipiente
hermético para así asegurar su vida útil por un tiempo más prolongado.
Al momento de realizar las pruebas antimicrobianas asegurar que el
ambiente de trabajo sea estéril.
Inducir a la creación de micro, pequeñas, medianas y grandes empresas,
para que estas colaboren al crecimiento de la matriz productiva en el país.
48
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ANEXOS
Anexos
Anexo 1 Descripción grafica del proceso.
Foto 1 Semillas de Jacaranda M.P. Foto 2 Pesado de la Materia Prima
Foto 3 Extracción Sólido-líquido Foto 4 Muestra con solvente
Foto 5 Recuperación de Solvente Foto 6 Aceite de Jacaranda
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
Anexo 2 Espectros reportados de los análisis correspondientes.
Figura 7 Análisis de espectrofotometría de masas
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
Figura 8 Cromatogramas de la fracción clorofórmica de las cortezas de J. mimosifolia, obtenidos por CLAE-FR, (ʎ = 210 µm).
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
63
64
Figura 9 Espectro de masa de la fracción clorofórmica de Jacaranda mimosifolia.
Elaborado por: Chiluiza Vicky, Estupiñan Favio
Anexo 3 Descripción grafica de ensayo microbiológico.
Foto 7 Muestras de cultivo Foto 8 muestras con cepas con hongo
Foto 9 Muestras con cepas de E. coli Foto 10 Muestra con S. aureus
Foto 11 Medición de halo
Elaborado por: Chiluiza Vicky y Estupiñan Favio