www.cienciadigital.org
ISSN: 2602-8085
=
Vol. 3, N°3.1, p. 16-28, julio - septiembre, 2019
Biochemistry supported by the methodology of scientif=
ic
research in the Career of Renewable Natural Resources
Iraida
Maritza Gavilánez Álvarez. [1] &=
amp;
Susana Monserrat Zurita Polo.[2]
Recibido: 10-04-2019 / Revisado: 15-0=
5-2=
09
/Aceptado: 24-06-2019/ Publicado: 15-0=
7-2=
019
<= o:p>
One of the most important parameters in the study of
renewable natural resources is biochemistry since this science can be used =
to
study the secondary Metabolites, which are very important compounds that can
present great applications in different areas, for which It is important to
take as a basis and / or associate it with another fundamental branch such =
as
the methodology of scientific research, as stated by J. Yuni
and C. Urbano, "research is first and fore=
most
an act of knowledge, and as such requires the adoption of cognitive and
cognitive strategies from which the procedural aspects derive " The
metabolism is a set of chemical reactions that are generated inside all
organisms through two important processes such as anabolism and catabolism.=
One
of the most important organisms on the planet is the plants from which a la=
rge
quantity of secondary metabolites are obtained, which are a product of the =
process
called secondary metabolism. The secondary metabolites are compounds of a v=
ery
diverse chemical nature whose characteristics allow to have many utilities =
such
as essential oils, insecticides, dyes, herbicides, perfumes, etc. To obtain=
it,
it is recommended to take into account the steps of the scientific method:
observation, formulation of hypothesis, experimentation, analysis of result=
s,
report of findings and reproduction of results. The present study was carri=
ed
out considering the needs of the School of Natural Resources of the Polytec=
hnic
School of Chimborazo (ESPOCH) regarding the experiments of different subjec=
ts
in each semester, in this case it is intended to publicize How is it possib=
le
to associate two subjects such as: Biochemistry and Methodology of Scientif=
ic
Research to generate the obtaining of essential oils by comparing two metho=
ds
of extracting these by steam drag.
Keywords: Biochemistry,
secondary metabolites, essential oils, scientific method, scientific resear=
ch.
Resumen.
Uno
de los parámetros más importantes dentro del estudio de los recursos natura=
les
renovables constituye la bioquímica puesto que por medio de esta ciencia se
pueden estudiar los Metabolitos secundarios los mismos que constituyen
compuestos muy importantes que pueden presentar grandes aplicaciones en
diferentes ámbitos, para lo cual es importante tomar como base y/o asociarla
con otra rama fundamental como lo es la metodología de la investigación
científica por cuanto como sostienen J. Yuni y =
C. Urbano,
la investigación es ante todo, un acto de conocimiento, y como tal exige la
adopción de estrategias cognoscitivas y cognitivas de las que se derivan los
aspectos procedimentales El metabolismo constituye un conjunto de reaccion=
es
químicas que se generan en el interior de todos los organismos a través de =
dos
procesos importantes como son el anabolismo y catabolismo. Uno de los
organismos más importantes del planeta constituye las plantas de las cuales=
se
obtienen una gran cantidad de metabolitos secundarios que son producto del
proceso denominado metabolismo secundario. Los metabolitos secundarios son
compuestos de naturaleza química muy diversa cuyas características permiten=
tener
muchas utilidades como aceites esenciales, insecticidas, colorantes,
herbicidas, perfumes, etc. Para su obtención se recomienda tomar en cuenta =
los
pasos del método científico: observación, formulación de hipótesis,
experimentación, análisis de resultados, reporte de hallazgos y reproducció=
n de
resultados. El presente estudio se realiza considerando las necesidades de =
la
Carrera de Recursos Naturales de la Escuela Superior Politécnica de Chimbor=
azo
(ESPOCH) en cuanto a la realización de prácticas de las diferentes asignatu=
ras
en cada uno de los semestres, en este caso se pretende dar a conocer cómo es
posible la asociación de dos asignaturas como lo son: Bioquímica y Metodolo=
gía
de la Investigación científica para generar la obtención de acetes esencial=
es
comparando dos métodos de extracción de estos por arrastre de vapor.
Palabras clave=
:
Bioquímica, metabolitos secundarios, aceites esenciales, método científico,
investigación científica
Introducción.
El presente estudio parte con ba=
se al
conocimiento que es un proceso en el cual se relaciona el sujeto que conoce,
que percibe mediante sus sentidos y el objeto conocido o percibido, es
importante entender que cualquier trabajo o investigación ya sea de bioquím=
ica
o cualquier otra asignatura tiene como finalidad la generación de conocimie=
nto
que pueda ser puesto en práctica en diversas actividades.
La bioquímica es una ciencia muy importante que
dedica su estudio a la composición química de todos los seres vivos los mismos que están formad=
os por
macromoléculas denominadas: carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos
nucleicos; las cuales se forman a partir del metabolismo primario, pero tam=
bién
existen seres vivos que producen metabolitos secundarios específicamente las
plantas.
La bioquímica se apoya en el con=
cepto
de que todos los seres vivos contienen al elemento carbono base principal d=
e la
materia viva, acompańado de otros elementos como son el hidrogeno, oxigeno,
nitrógeno como componentes mayoritarios, además se encuentran el fosforo y =
el
azufre.
Además, es una ciencia experimen=
tal
por lo que utiliza numerosas técnicas para explorar y conocer las
características de los componentes de los seres vivos en lo que respecta a
metabolitos primarios y secundarios.
Figura 1. Elementos básicos del metabolismo prima=
rio
relacionado con el metabolismo secundario de las plantas
Fuente:
Los Recursos Naturales son el co=
njunto
de bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza y que son
valiosos para el desarrollo de las sociedades. Proveen la materia prima,
minerales y alimentos que son utilizados por el ser humano, así como los
servicios ecológicos que son la base de la vida. Los recursos naturales pue=
den
ser renovables (plantas, animales, agua, suelo), no renovables (minerales,
metales, petróleo, gas natural), e inagotables en el tiempo ecológico (ener=
gía
de las olas del mar, viento, luz solar).
En la actualidad, el estado de los recurs=
os naturales
en el mundo es alarmante; cada ańo disminuye la capacidad de los ecosistemas
para continuar produciendo muchos de los bienes y servicios que son utiliza=
dos
por el ser humano. Los sistemas económicos de desarrollo están guiando al m=
undo
a una sobreexplotación de los recursos a través de las continuas y crecient=
es
actividades extractivas. El crecimiento demográfico y la desmedida demanda y
mal uso de los recursos naturales han conducido al deterioro y disminución =
de
la biodiversidad afectando el normal funcionamiento de los ecosistemas. El
Ecuador es un país con una gran variedad de recursos naturales; sin embargo,
las actividades humanas están afectando seriamente a la calidad y
disponibilidad de estos recursos.
=
Metodologia.
El presenta trabajo pret=
ende
dar a conocer las bondades de las plantas, a partir de las cuales se extraen
aceites esenciales específicamente el aceite esencial de eucalipto de la
especie Eucalyptus globulus
Labill obtenida por los estudiantes de la
hacienda de Tunshi de la escuela Superior Polit=
écnica
de Chimborazo la cual se ubica a 12 Km de la ciudad de Riobamba.
Los aceites esenciales son sustancias químicas q=
ue
forman las esencias fragantes de ciertos vegetales, la mayoría de estos son=
líquidos
volátiles que se caracterizan por ser insolubles en agua, pero fácilmente
soluble en alcohol, éter, etc.
Los equipos utilizados p=
ara
este estudio son:
ˇ
Equipo de extracción de
arrastre de vapor tradicional que comúnmente se realiza su montaje en el
laboratorio
Estos equipos permiten extraer aceites esenciales =
de
corteza de frutas, hojas y flores vía arrastre de vapor.
Instrucciones de uso =
del extractor=
de
aceites esenciales por arrastre de vapor-escala laboratorio.
-No
tocar las superficies calientes. Cuando el extractor de aceites esenciales =
está
en uso, su sistema de calefacción alcanza altas temperaturas que se propagan
por varias partes del equipo, pudiendo causar quemaduras.
ˇ
No tapar ninguna rendija de respiración del Equipo.
ˇ
No sumergir el equipo ni sus conectores eléctricos en nin=
gún
líquido. Tanto en forma parcial como completa.
ˇ
Desconectar el equipo del tomacorriente cuando no esté en
uso, para evitar cualquier tipo de inconveniente eléctrico.
ˇ
Controlar el buen estado de los conectores eléctricos ant=
es
de cada uso. Asegúrese de que el cable eléctrico no esté en contacto con
superficies calientes.
ˇ
Colocar el equipo en lugares limpios, alejado de superfic=
ies
y/o materiales inflamables. -No coloque accesorios ni repuestos que no sean=
los
recomendados por el fabricante, por su seguridad y para el mantenimiento de=
la
garantía.
ˇ
No utilizar ácido fluorhídrico, porque dańa los materiale=
s de
vidrio.
ˇ
No utilizar el equipo cuando esté cansado o distraído, o =
bajo
los efectos del alcohol o medicamentos que produzcan somnolencia o disminuc=
ión
de percepción. Para limpiar el quipo se debe desconectar el cable del toma
corriente antes de realizar cualquier acción de limpieza, vertir
agua corriente dentro de la caldera, evitando utilizar agua dura para no
generar acumulaciones de residuos minerales.
Figura 2. Equipo
de extracción de aceite esencial del Laboratorio de Química de la facultad =
de
recursos Naturales ESPOCH
Fuente:
Elaboración propia
Figura
3. Extractor de aceites esenciales por arras=
tre
de vapor-escala laboratorio
Fuente:
El
proceso consta de 10 pasos muy sencillos.
1. Abrir la tapa de vidrio
2. Retirar el canasto de acero inoxidable=
3. Cargar los canastos con la hierba a pr=
ocesar
(450g por ada canasta)
ˇ&nb=
sp;
N=
o debe
presionarse ni compactarse la hierba, ya que de hacerlo no pasará a través =
de
ella el vapor.
ˇ&nb=
sp;
D=
ebe ser
colocada de manera que NO quede comprimida o prensada.
4. Introducir el canasto con la hierba
correctamente dispuesta.
5. Cerrar la tapa del equipo.
6. Abrir el caudal de agua hasta cubrir l=
os 2
electrodos del censor de nivel (ambos electrodos deben quedar debajo del ni=
vel
de agua)
7. Encender el equipo: a) Encender el int=
erruptor
A del tablero. b) Presionar el pulsador de arranque B, se encenderá el
indicador de encendido.
8. El equipo comenzará a generar el vapor=
que
extrae el aceite esencial de la hierba.
9. Una vez finalizada la extracción, se p=
resiona
el interruptor para apagarlo
10.
ˇ&nb=
sp;
E=
n caso
de falta de suministro de agua, el equipo se apagará automáticamente como
medida de protección.
Las
Instrucciones que se siguen para extraer el aceite esencial en el equipo
montado en el laboratorio es el siguiente:
1.
Colocar agua destilada en el matraz No.1: generador de va=
por
y agregar núcleos de ebullición (cuerpos porosos) para controlar el proceso=
de ebullición.
2.
En el matraz No. 2 se deben colocar las hojas de la mater=
ia
prima en trozos pequeńos (200g=
) de
la cual se desea extraer el aceite esencial.
3.
A medida que aumenta el punto de ebullición el equipo
comenzará a generar el vapor que extrae el aceite esencial.
4.
Esperar hasta que se haya completado la destilación.
5.
Una vez finalizada la extracción se apaga el equipo,
permitiendo que este se enfríe.
6.
El aceite esencial extraído queda recolectado en el matra=
z colector.
Figura =
4. Extra=
ctor de
aceites esenciales por arrastre de vapor montado en el laboratorio.
Fuente:
Resultados.
Se ha observado
que las plantas no siempre son utilizadas eficientemente principalmente por
desconocimiento de sus propiedades y posibles usos, en este sentido
considerando el método científico se considera como problema de investigaci=
ón
la falta de conocimiento para obtención de aceites esenciales de diferentes
plantas; para llevar a cabo la obtención de los aceites esenciales se han
considerado muestras de eucalipto =
de la especie Eucalyptus globulus Labill, para lo cual se
utilizaron hoja frescas y verdes.
Es importante
indicar que la cantidad de aceite obtenido a través del equipo de extracció=
n-escala
laboratorio presenta visiblemente mayor rendimiento en comparación con el
equipo de destilación por arrastre de vapor que se ha utilizado realizando =
el
montaje en el laboratorio, debido a que el primer equipo posee 2 canastas l=
as
cuales pueden aceptar 450g cada una en comparación con el equipo tradicional
con el cual se trabajan con 200g de muestra.
Al finalizar el
procedimiento de la extracción se obtuvieron 6,5ml de aceite esencial de
eucalipto partiendo de 900g en el extractor
En cambio, la cantidad de aceite obtenido con
el equipo de extracción de
arrastre de vapor tradicional que comúnmente se realiza su montaje en el
laboratorio fue de 1ml a partir de 200g de muestra.
Otra variable que es importante tomar en
consideración es el tiempo que se emplea para generar la extracción del ace=
ite
esencial.
Al momento de
obtener el aceite esencial es importante controlar el volumen de agua en
circulación y recirculación sobre la misma. Esto produce una ventaja de
saturación en los componentes hidrófilos, lo que atrae una esencia más rica=
Para detectar
calidad del producto se deben tener en cuenta en seleccionar componentes
minoritarios que presenten funcionalidades sensibles (oxidación, temperatur=
a,
ácidos, álcalis, hidrólisis, etc.
Figura
5. Ubicación de la materia prima en el equipo=
de
extracción
Fuente:
Elaboración propia
Figura
6. Separación de fases luego de extracción
Fuente:
Elaboración propia
Figura
7. Obtención de aceite esencial
Fuente: Elaboración
propia
Conclusiones.
ˇ =
El método científico puede ser utilizado para la extracci=
ón
de aceites esenciales de diferentes plantas.
ˇ =
La bioquímica puede sincronizarse con la metodología de
investigación y proporcionar amplios conocimientos a ser puestos en práctic=
a en
la carrera de Recursos Naturales Renovables de la ESPOCH y por la ciudadaní=
a en
general.
ˇ =
El mundo de los recursos naturales renovables es muy ampl=
io y
se pueden realizar un sin número de aplicaciones a partir de estos, por lo =
que
es importantes el estudio de los metabolitos secundarios para optimizar
procesos.
ˇ =
La extracción de aceites esenciales extraídos de las mues=
tras
de eucalipto se o debe hacer a partir de hojas verdes y frescas con la
finalidad de aprovechar la mayor cantidad de aceite que presenten las hojas=
del
vegetal, optimizando el rendimiento sobre aquellas que ya se encuentran sec=
as y
resquebrajadas.
ˇ =
El método de extracción de aceite esencial a partir del e=
xtractor=
de
aceites esenciales por arrastre de vapor-escala laboratorio genera mayor
cantidad de producto obtenido frente a la cantidad de aceite obtenido con e=
l equipo
de extracción de arrastre de vapor tradicional
ˇ =
En cuanto al tiempo se ha logrado optimizarlo con el extractor=
de
aceites esenciales por arrastre de vapor-escala laboratorio, con lo cual se puede
generar una mayor cantidad en la extracción de aceite para sus múltiples
aplicaciones.
ˇ =
Se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente
volátil (aceite esencial) de una mezcla formada por éste y otros "no
volátiles. se logra por medio de la inyección de vapor de agua directament=
e en
el interior de la mezcla, denominándose este vapor de arrastre.
ˇ =
El aceite esencial obtenido es utilizado por los estudian=
tes
para generar varias aplicaciones como son elaboración de velas, gel
antiséptico, plaguicida con aroma a eucalipto
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o:p>
PARA CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Gavilánez Álvarez, I=
.,
& Zurita Polo, S. (2019). La bioquímica apoyada en la metodología de
investigación científica en la Carrera de Recursos Naturales Renovables.&nb=
sp;Ciencia Digital, 3(3.1), 16-28. https://doi.org=
/10.33262/cienciadigital.v3i3.1.673
El artículo que se
publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente
reflejan el pensamiento de la Revi=
sta
Ciencia Digital.
[1] Escue=
la
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Recursos Naturales. Riobamb=
a, Ecuador, igavi=
lanez@espoch.edu.ec
[2] <=
span
style=3D'font-size:10.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",se=
rif;
mso-ansi-language:ES-EC'>Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facult=
ad
de Recursos Naturales. Riobamba, Ecuador, susana.zurita@espoch.edu.ec
www.cienciadigital.org
=
ISSN: 2602-8085
=
Vol. 3, N°3.1, p. 16-28, julio - septiembre, 2019