Aprovechamiento de gomas orientalesºblicos/INIA Tacuarembó... · Gleditsia triacanthos Trigonella...
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Aprovechamiento de gomas orientalesy
otros biomateriales
Jornada Técnica
Biomateriales Forestales
Luis Panizzolo y Fernando Ferreira
2019
¿Que se entiende por goma en este caso?
(originalmente):
. productos de la exudación de algunas plantas y árboles.
(actualidad):
. grupo muy amplio de polisacáridos de alto peso
molecular, obtenidos de tallos y semillas de plantas, de
algas, de microorganismos,
. con capacidad espesante y gelificante en dispersiones
acuosas,
. con propiedades de estabilizar emulsiones, espumas y
suspensiones.
Producto y Sustancia
Las gomas son ampliamente utilizados a nivel mundial en
diversos tipos de industrias:
. Alimentaria: confitería, dulces, jugos y bebidas, como
estabilizante en alimentos de bajas calorías
. Farmacéutica
. Cosmética
. Perfumería
. Minera
. Explotación petróleo y gas
. Textil
. Pinturas, barnices, colas, adhesivos, tinta de escribir e
imprenta, etc.)
Gomas
Las gomas de mayor aplicación industrial:
. Semillas:
Cyamopsis tetragonoloba (goma guar)
Ceratonia siliqua (goma garrofín o de algarrobo)
Caesalpinia spinosa (goma tara)
. Exudados de plantas:
. Acacia senegal (goma arábiga)
. género Astragalus (goma tragacanto)
. género Sterculia (goma karaya)
. Anogeissus latifolia (goma ghatti)
. Rizomas:
. Amorphophallus konjac (goma konjac)
. Algas:
. familia Rhodophyceae (carrageninas, agar)
. clase Phaeophyceae (alginatos)
. Bacterias
. especie Xanthomonas campestris (goma xantana)
¿Galactomananos?
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos son el principal componente de gomas como
la guar, la de algarrobo o garrofín y la tara.
Los galactomananos son
polisacáridos constituidos
por unidades de manosa y
galactosa, presentan una
estructura molecular lineal
formada por cadenas de
D-manosa con enlaces en
posición β-(1-4), en la cual
se unen varias ramas de
D-galactosa mediante
enlaces α-(1-6).
n
Familia Especie
Leguminosae
Caesalpina spinosa
Ceratonia siliqua
Cyamopsis tetragonoloba
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Familia Especie
Leguminosae
Caesalpina spinosa
Ceratonia siliqua
Cyamopsis tetragonoloba
Sophora japonica
Trigonella foenum-graecum
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Familia Especie
Leguminosae
Caesalpina spinosa
Leucaena leucocephala
Ceratonia siliqua
Cyamopsis tetragonoloba
Sophora japonica
Gleditsia amorphoides
Trigonella foenum-graecum
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Familia Especie
Leguminosae Prosopis glandulosa
Caesalpina spinosa Prosopis pubescens
Leucaena leucocephala Prosopis velutina
Prosopis strombulifera
Prosopis laevigata
Prosopis juliflora
Prosopis pallida
Prosopis ruscifolia
Prosopis alba
Ceratonia siliqua Prosopis affinis
Cyamopsis tetragonoloba Prosopis nigra
Sophora japonica Prosopis flexuosa
Gleditsia amorphoides Prosopis chilensis
Trigonella foenum-graecum Prosopis africana
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Familia Especie
Leguminosae Adenanthera pavonina Glycine Max Prosopis glandulosa
Caesalpina spinosa Glycyrrhiza uralensis Prosopis pubescens
Caesalpinia pulcherrima Leucaena leucocephala Prosopis velutina
Cassia angustifolia Medicago sativa Prosopis strombulifera
Cassia saltiana Mimosa bimucronata Prosopis laevigata
Cassia siamea Mimosa flocculosa Prosopis juliflora
Cassia javahikai Mimosa scabrella Prosopis pallida
Cassia pleurocarpa Mimosa tenuiflora Prosopis ruscifolia
Cassia spectabilis Parkinsonia aculeata Prosopis alba
Ceratonia siliqua Retama raetam Prosopis affinis
Cyamopsis tetragonoloba Senna obtusifolia Prosopis nigra
Dimorphandra gardneriana Sophora japonica Prosopis flexuosa
Gleditsia amorphoides Trifolium alexandrinum Prosopis chilensis
Gleditsia triacanthos Trigonella foenum-graecum Prosopis africana
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Familia Especie
Leguminosae Adenanthera pavonina Glycine Max Prosopis glandulosa
Caesalpina spinosa Glycyrrhiza uralensis Prosopis pubescens
Caesalpinia pulcherrima Leucaena leucocephala Prosopis velutina
Cassia angustifolia Medicago sativa Prosopis strombulifera
Cassia saltiana Mimosa bimucronata Prosopis laevigata
Cassia siamea Mimosa flocculosa Prosopis juliflora
Cassia javahikai Mimosa scabrella Prosopis pallida
Cassia pleurocarpa Mimosa tenuiflora Prosopis ruscifolia
Cassia spectabilis Parkinsonia aculeata Prosopis alba
Ceratonia siliqua Retama raetam Prosopis affinis
Cyamopsis tetragonoloba Senna obtusifolia Prosopis nigra
Dimorphandra gardneriana Sophora japonica Prosopis flexuosa
Gleditsia amorphoides Trifolium alexandrinum Prosopis chilensis
Gleditsia triacanthos Trigonella foenum-graecum Prosopis africana
Familia Especie Familia Especie
Annonaceae Annona muricata Palmae Arenga saccharifera
Convolvulaceae Convolvulus tricolor Cocos nucifera
Rubiaceae Coffea arabica Phoenix dactylifera
¿Sólo leguminosas?
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo de semillas deleguminosas.
Cuando las gomas son galactomananos
Los galactomananos se encuentran sobre todo en el endospermo
de semillas de leguminosas.
Estructura de semillas de leguminosas productoras de galactomananos
Desde el exterior hacia el interior:
. la cáscara o cutícula,
. el endospermo o albumen. Se compone
de dos segmentos hemisféricos (splits) que
rodean el germen. Sus componentes
principales son polisacáridos (sobre todo
galactomananos).
. el germen (embrión) y cotiledones, ricos
en proteínas.
Estructura de galactomananos
● masa molecular
● relación M:G
● distribución secuencial de los sustituyentes de galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
200.000 - 1.500.000 Da.
G:M 1:1
G:M 1:2
G:M 1:2
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
La masa molecular, la relación M:G y la distribución secuencial de los
sustituyentes de galactosa depende del origen botánico del galactomanano.
Polisacáridos: estructura molecular lineal formada por cadenas de D-manosa
(enlaces β-(1-4)), con varias ramas de D-galactosa (enlaces α-(1-6)).
M: manosa - G: galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Sófora - Sophora japonica - Styphnolobium japonicum
M: manosa - G: galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Algarrobo - Ceratonia siliqua
M: manosa - G: galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Tara - Cesalpinia spinosum
M: manosa - G: galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Guar - Cyamopsis tetragonoloba
M: manosa - G: galactosa
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Polimanano
Galactomanano – G:M 1:5. Goma de sóforaA partir de endospermo de Sophora japonica o Styphnolobium japonicum
Galactomanano – G:M 1:4. Goma garrofín o de algarroboA partir de endospermo de Ceratonia siliqua
Galactomanano – G:M 1:1. Goma de alholva o fenogreco
Galactomanano – G:M 1:3. Goma tara
A partir de endospermo de Cyamopsis tetragonoloba
A partir de endospermo de Cesalpinia spinosum
Galactomanano – G:M 1:2. Goma guar
A partir de endospermo de Trigonella foenum-graecum
Alholva o fenogreco Trigonella foenum-graecum
Usos industriales de galactomananos
Alimentos
. Uso principal como agentes espesantes y gelificantes
Ej:
. Postres, budines - Efectos sinérgicos con goma xantana (co-gelificación)
. Helados interacción con carrageninas
- Estabilización del sistema (tixotropía y emulsión)
- Permite un tratamiento a alta temperatura
. Estabilización de salsa mayonesa
. Sopas crema
. Preparaciones ricas en fibra soluble
Farmacéutica
. Vitamina B12
– Estabilidad de presentaciones en disolución acuosa.
. Preparación de fármacos para el tratamiento
de úlceras gastrointestinales y diarrea.
Actividad sinérgica con sales de bismuto.
. Fármacos de liberación sostenida.
. Preparación de la tabletas comprimidas. Aglutinante.
. Microencapsulación de fármacos. Alta absorción.
Cosméticos
. Desenredante de cabello
. Alisado de cabello
. Toallas de mano
Usos industriales de galactomananos
Medicina (usos clínicos)
. Diagnóstico de aspergilosis invasiva en humanos.
Pinturas
Estabilización de la viscosidad de poli (acetato de vinilo),
pinturas de látex
Perforación de pozos de petróleo
. Bloqueo de fugas (propiedad de galactomananos de
formar geles con borato o metales de transición).
. Aumento de la productividad en la técnica de
fractura hidráulica.
Usos industriales de galactomananos
Construcción
- Se utilizan por su capacidad de retención de
agua en cemento y yeso para mejorar su
homogeneidad y maleabilidad y algunas
propiedades en el estado endurecido.
Papel
Los galactomananos reemplazan la funcionalidad de
las hemicelulosas – naturalmente presentes - en la unión de
las fibras del papel. Se absorben sobre las fibras de celulosa
hidratadas (puente de hidrógeno) y mejoran la unión.
Textil- Se utiliza en textiles para producir impresiones
brillantes y firmes.
- Se utilizan para espesar los baños de tintura.
- Los galactomananos son capaces de formar
geles con cationes metálicos.
Usos industriales de galactomananos
Explosivos
Explosivos en gel acuoso
- Se utilizan para espesar soluciones de sales de
nitrato, que son los componentes básicos de las
fórmulas de explosivos en gel acuoso.
- Mejoran la resistencia al agua y al envejecimiento.
- Formulaciones son más seguras de usar.
Lucha contra incendios
. Control de incendios forestales desde el aire (aviones).
. Proporciona aumento y estabilidad de la viscosidad.
Usos industriales de galactomananos
Consumo mundial anual de galactomananos (gomas):
Total: 90.000 - 100.000 toneladas.
Goma guar: 70.000 - 80.000 toneladas, (India).
Goma de algarrobo: 12.000 - 14.000 toneladas, (Mediterráneo).
Goma tara: 5.000 - 10.000 toneladas.
Usos industriales de galactomananos
Regional
Caesalpina spinosa se
distribuye a lo largo de la
vertiente occidental de los
Andes (Venezuela, Colombia,
Ecuador, Perú, Bolivia, Chile,
Argentina).
Gleditsia amorphoides - Espina corona o Ybopé - ArgentinaGleditsia amorphoides - Espina corona o Ybopé - Argentina Prosopis glandulosa - Mezquite dulce - MéxicoProsopis glandulosa - Mezquite dulce - México
Prosopis chilensis - Algarrobo chileno - ChileProsopis chilensis - Algarrobo chileno - Chile Prosopis ruscifolia - Vinal - ArgentinaProsopis ruscifolia - Vinal - Argentina
Otras fuentes de galactomananos en América
Gleditsia amorphoides - Espina corona o Ybopé - Argentina
Prosopis glandulosa - Mezquite dulce - México
Prosopis chilensis - Algarrobo chileno - Chile
Prosopis ruscifolia - Vinal - Argentina
En Uruguay también hay Prosopis
Proyecto L4 PEI 2011-2015 INIA.
De la bioprospección a la biorefinería:
Desarrollo de estrategias para la valorización
de la flora nativa del Uruguay.
Zohra Bennadji
Prosopis affinis - Ñandubay - Uruguay
¿Que se necesitaría para potenciar y concretar la
producción comercial de galactomananos en Uruguay?
. Caracterizar estructuralmente los galactomananos
de las especies nativas en Uruguay.
Y en eso estamos …
Existe relación entre la estructura y la
tecnofuncionalidad de los galactomananos.
¿Por qué?
. Desarrollar una metodología adecuada para la molienda de la
semilla y para la extracción de la goma, a partir de vainas de
Prosopis.
. Desarrollar programas avanzados de mejoramiento genético
para las diferentes especies de Prosopis.
. Comparar las características reométricas de la
goma obtenida con las comerciales.
Pero no solo de gomas vivirán los orientales.
¿Verdad Fernando?