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Análisis de los componentes del aroma de aceites esenciales de dos
tipos de pimienta Piper nigrum y Piper guineense de Camerún
utilizando SPME-CG, SPME-CG-MS y olfatometría.
MILENA PÉREZ
QUIMICA DE LOS PRODUCTOS NATURALES
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Análisis de los componentes del aroma de aceites esenciales de dos
tipos de pimienta Piper nigrum y Piper guineense de Camerún
utilizando SPME-CG, SPME-CG-MS y olfatometría.
Leopold Jirovetza, *, Buchbauera Gerhard, Martín Benoit Ngassoumb, Margit Geisslerc .
Instituto de Química Farmacéutica de la Universidad de Viena, Austria. Departamento de Química Aplicada de la Universidad de Ngaoundéré, Ngaoundéré, Camerún. Departamento de GC y GC-MS, Shimadzu, Alemania, Albert-Hahn-Strasse 6, D-47269 Duisburg, Alemania
(2002).
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Resumen
Se investigaron los componentes responsables del aroma del aceite esencial de frutos secos de pimienta negra (Piper nigrum) y pimienta negra y blanca (Piper guineense) de Camerún, esto debido a la gran utilidad de esta especie como aditivo en alimentos.
Se utilizó la técnica de Microextracción en fase sólida (SPME) para extraer los componentes más volátiles en las muestras de pimienta.
Por medio de la detección de GC-FID y GC-MS (utilizando diferentes columnas) se identificaron los principales componentes de cada una de las muestras de pimienta.
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Se caracterizó el olor de los aceites esenciales proveniente de cada especie de pimienta por medio de profesionales de perfumes.
• Piper nigrum (negra): fino, nota agradable a pimienta negra.
• Piper guineense (negra): nota más alta de pimienta negra.
• Piper guineense (blanca): nota agradable a pimienta blanca.
Estos resultados olfativos concuerdan con los datos obtenidos por SPME-CG de los aceites esenciales de las tres diferentes especies de pimienta de Camerún.
Resumen
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La técnica GC-olfatómetro se utilizó para correlacionar el olor de los compuestos volátiles identificados por SPME espacio de cabeza de las tres muestras de pimienta analizadas.
Los principales componentes son los de mayor importancia para las notas de olor característico de estas tres clases de pimienta: β-cariofileno, germacreno D, limoneno, β-pineno, α-felandreno y α-humuleno.
Estas impresiones del aroma se les puede atribuir a mono- y sesquiterpenos y derivados de hexano, octano y nonano.
Resumen
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INTRODUCCIÓN
Los aceites esenciales son mezclas de varias sustancias químicas biosintetizadas por las plantas, que dan el aroma característico a algunas flores, frutos, especias y semillas.
Se trata principalmente de terpenos que son sustancias muy volátiles, formados por unidades de isopreno.
Las sustancias responsables del olor suelen poseer en su estructura química grupos funcionales característicos: aldehídos, cetonas, ésteres, fenoles, óxidos, alcoholes, etc.
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INTRODUCCIÓN
La pimienta ha sido muy utilizada desde la antigüedad como aditivo para alimentos o productos de perfumería.
Las variedades de pimienta son debidas a las distintas períodos de recolección:
› La pimienta negra se recoge a la mitad de su maduración.
› La pimienta blanca se recoge cuando está totalmente madura, siendo retirada la cáscara.
Su almacenamiento debe ser hermético para preserva su aroma y sabor durante más tiempo.
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Además de su valor como aditivo para alimentos, la pimienta es usada por la medicina tradicional como agente microbiano, hipertensivo, insecticida, y como potente sedante y tranquilizante.
Una investigación de los compuestos responsables del aroma de aceites esenciales de dos tipos de pimienta (P. nigrum and P. guineense) de Camerún analizados por técnicas de Microextracción en fase sólida (SPME), CG-FID y GC–MS, CG-olfatómetro no han sido desarrollados anteriormente.
Por tanto, el objetivo de este estudio fue identificar los compuestos impacto del aroma de estas fuentes naturales usando una combinación de métodos analíticos y olfatorios mencionados anteriormente.
INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN
La Técnica SPME espacio de cabeza consiste en una fibra cuyo revestimiento extrae aquellos compuestos volátiles de una muestra. La cantidad de moléculas extraídas por la fibra es proporcional a su concentración en la muestra, siempre y cuando se alcance el equilibrio termodinámico.
Posterior a la extracción, la fibra de SPME es transferida al puerto de inyección del CG donde son analizados e identificados cada compuesto presente.
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METODOLOGÍA
1. Material Vegetal
Se realizó la recolección del fruto (Piper nigrum y Piper guineense) en el mercado local de Douala (Camerún) en noviembre de 1998.
Se clasificó y se depositó en el Herbario Nacional. Las semillas se secaron naturalmente durante 1 mes.
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2. Aislamiento de compuestos volátiles:
Rendimiento (v/p): 1,1% Piper nigrum, 0.9% Piper guineense (negra) and 1.4% Piper guineense (blanca).
Se tomaron 20 g de cada una muestras
de pimienta pulverizada.
Se sometió a hidrodestilación en
un equipo Clevenger durante 4 h.
El aceite esencial fue secado con
Na(SO4)2 anhidro y almacenado a 4ºC para posteriores
análisis.
METODOLOGÍA
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3. Preparación de la muestra:
Muestras de cada aceite esencial se
llevaron a un vial de 10 mL.
Los compuestos volátiles se
colectaron en fibra SPME espacio de
cabeza durante 4 h.
Después del muestreo, la fibra de SPME se colocó
en elinyector de los
instrumentos GC-FID y GC-MS.
METODOLOGÍA
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4. Condiciones GC El análisis de Cromatografía de Gases fue desarrollado en un
equipo Shimadzu GC-14A con detección:• Ionización en llama (FID) • Integrador Chromatopac C-R6A (MS).
Se utilizaron tres tipos de columna (30 m x 0,32 mm):
• 0,25 μm de silica fundida no polar RSL-200 (Bio-Rad, Munich, Germany).
• 0,25 μm de silica fundida no polar HP-5MS (Hewlett-Packard, Palo Alto, CA, USA).
• 0.50 mm Stabilwax polar (Restek Bellefonte, PA, USA).
METODOLOGÍA
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4. Condiciones GC Inyección Split: 1:20 Columna no polar. 1:50 Columna polar.
Temperatura de inyección: 250 ºC Temperatura del detector: 320 ºC.
La cuantificación se calculó por el porcentaje del área del pico usando una columna no polar FSOT RSL-200.
La identificación se realizó por la comparación de tiempos de retención con patrones.
METODOLOGÍA
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5. Condiciones de la técnica CG – olfatómetro
El análisis de Cromatografía de Gases acoplado a un olfatómetro
fue desarrollado en un equipo CG Fractovap 2101 modo split, un modelo de programación 230 LT y un Kompensograph-III-Recorder (Siemens, Munich, Germany).
Los compuestos fueron separados en una columna apolar FSOT RSL-200 (Bio-Rad).
Las condiciones de análisis fueron similares a las de CG.
METODOLOGÍA
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5. Condiciones de la técnica CG – olfatómetro
La temperatura del capilar de olor fue de 250 ºC. La correlación de los picos con la impresión del olor, se realizó por
dos profesionales en perfumes y tres químicos en fragancias.
Los datos olfativos obtenidos fueron también correlacionados con la descripción de aroma de otros trabajos publicados.
METODOLOGÍA
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6. Condiciones CG - MS
Equipo CG Shimadzu GC-17 acoplado a un espectrómetro Compaq-Pro Linea data system, class5k software.
Ionización por Impacto Electrónico (EI).
Compuestos fueron identificados por la biblioteca de espectros de masas on-line y off-line.
METODOLOGÍA
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El aceite esencial de los tres tipos de pimienta fueron evaluados olfativamente por profesionales en perfumes describiendo cada aroma.
Piper nigrum (negra): fino, agradable nota de pimienta negra con notas intensas de pineno y limoneno.
Piper guineense (negra): baja nota de pimienta negra, notas similares a nuez moscada y trébol, notas similares a frutas y vegetales, y en el fondo aceite graso.
Piper guineense (blanca): agradable nota de pimienta blanca, picante, y notas similares a frutas-flores-fresco.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La intensidad de la impresión del olor en la pimienta negra (Piper nigrum) fue alta en comparación con la pimienta negra de Piper guineense.
SPME resulta ser un poderoso sistema usado para capturar compuestos responsables del aroma para estas tres tipos de pimienta.
El análisis de los compuestos volátiles desarrollado por GC-FID y GC-MS usando diferentes columnas, como también la técnica GC-olfatómetro se identificaron por sus tiempos de retención, sus espectros de masas, y sus impresiones singulares de aroma.
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En total, se identificaron 100 constituyentes de los tres tipos de pimienta detectados por GC-FID y GC-MS (por Indices de Kovats y correlación espectral de masas).
Se encontró que los compuestos mayoritarios son:
Piper nigrum (negra): germacreno-D (11,01%), limoneno (10,26%), β-pineno (10,02%), α-felandreno (8,56%), β-cariofileno (7,29%), α-pineno (6,40%) y cis- β-ocimeno (3,19%).
Piper guineense (negra): β-cariofileno (57,59%), β-elemeno (5,10%), biciclogermacreno (5,05%) y α-humuleno (4,86%).
Piper guineense (blanca): β-cariofileno (51,75%), cis- β-ocimeno (6,61%), limoneno (5,88%), β-pineno (4,56%), linalol (3,97%) y α-humuleno (3,29%).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Esta correlación de técnicas cromatográficas y espectroscópicas con olfatometría fueron elementales para identificar los propiedades del aroma
de cada una de las pimientas analizadas.
Nuez moscada y clavos de olor (Piper guineense blanca y negra)
terpinen-4-oleugenol
metileugenolβ-cariofileno
Notas de frutas (Piper guineense blanca y negra)
α-terpinenolimoneno
p-cimen-8-ol
Nota vegetal/herbal (Piper guineense negra)
α-tujeno cis-β-ocimeno
trans-β-ocimeno α-cubebeno
β-cubebeno dodecanal
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Nota floral (Piper guineense blanco)
linalool α-terpineol citronelol
decanol trans-nerolidol
α-bisabolol hexadecanol
Nota grasa/aceite (Piper guineense negro)
Nonanal trans-2-nonenal
nonanol ácido octanoico
ácido nonanóico
Nota fresco (Piper guineense blanco)
Cis-3-hexen-1-ol camfeno
p-cimeno limoneno
terpineno
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados análiticos y olfativos de los compuestos del aroma investigados en el aceite esencial de Piper nigrum son sorprendentemente altos en contenido de hidrocarburo sesquiterpénico de Germacreno-D (11,01%) y una concentración media de β-cariofileno que normalmente es el principal compuesto con estructura sesquiterpénicos en aceites esenciales de P. nigrum de diverso origen.
Adicionalmente, se observó intensas notas de pimienta negra y agradable nota de picante en las muestras de Camerún, demostrando ser evaluaciones olfativas y análisis CG-olfatómetro notable.
En contraste con la alta cantidad de β-cariofileno en la muestra por SPME de Piper guineense, no ha sido encontrado en todos los aceites esenciales hasta ahora. Por lo tanto, el aroma típico de pimienta en ambas muestras puede ser atribuido a hidrocarburos sesquiterpenicos.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Espectro SPME–GC–MS del aceite esencial de Piper nigrum usando una columna FSOT RSL-200 fused-silica identificándose los compuestos:
12 α-pineno15 β-pineno21 cis-β-ocimeno 23 limoneno59 β-cariofileno68 germacreno
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CONCLUSIONES
• El aroma en los aceites esenciales de las tres clases de pimienta Piper nigrum negra y Piper guineense blanca y negra de Camerún es el resultado de varios constituyentes identificados por extracción con SPME espacio de cabeza.
• En particular, se encontró mono- y sesquiterpenos siendo esenciales por su fino y agradable aroma a pimienta (en todos los aceites), con pineno y limoneno (aceite pimienta negra), nuez moscada y clavo de olor, vegetal/herbal y graso (pimienta negra P. guineense) como también frutal (pimienta blanca y negra P. guineense), fresco y floral (pimienta blanca P. guineense).
• La unión de técnicas de SPME y CG-FID, CG-MS y CG-olfatómetro pueden hacer posible la identificación de los compuestos responsables del aroma en estas tres diferentes especies de pimienta de Camerun realizado por primera vez.
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GRACIAS
