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O. Vásquez; A. Alva; J. Marreros

RAIA, v.1, nº 1, p. 38 - 42 (2001)

EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE ESENCIAL DEJENGIBRE (Zingiber officinale)

Oscar Vásquez RibeiroIngeniero. Docente de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional de la

Amazonía Peruana, Iquitos, Perú. ingalim@terra.com.pe

Alenguer AlvaDoctor en Química de Productos Naturales por la Universidad de Tenerife (España). MSc. Ingeniero. Do-cente de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional de la Amazonía

Peruana, Iquitos, Perú

Juan Marreros VallesIngeniero. Ex-Alumno de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la UNAP, Iquitos, Perú

RESUMEN

El estudio estuvo orientado a la determinación del método más adecuado para la obtención deaceite esencial de jengibre, así como a la identificación de los componentes del aceite esencial.En forma adicional se realizaron pruebas para determinar si el aceite obtenido puede ejerceralguna acción antimicrobiana.Se encontró que las características físico-químicas del rizoma están dentro del rango reportadoen la literatura (85% de humedad, 4.5% de grasa, 1.25% de cenizas, 2.12% de proteínas) sobreesta especie colectada en otras latitudes. En cuanto al aceite esencial, se encontró que el mejormétodo de extracción se realiza por arrastre de vapor, siendo necesario realizar un secadoprevio de la materia prima, así como una molienda adecuada. La separación final del aceiteesencial se realizó por decantación y luego por congelación, obteniéndose un rendimiento de0.8% del peso del material seco. Las características físicas del aceite esencial son: índice derefracción 1.49, densidad 0.877 y soluble en etanol de 96º. El análisis del aceite por CG y EM,mostró una mayor presencia de sesquiterpenos, siendo que los principales componentes sonel zingibereno (22.2%) y el α-curcumeno (13.3%). La evaluación sensorial muestra un aceitecon las características adecuadas, y la prueba de sensibilidad biológica indica que es activoante el Bacillus cereus, y medianamente activo contra el Staphylococcus aureus y S. faecalis.

Palabras Claves: Jengibre, Aceites Esenciales, Arrastre de Vapor, Zingiber officinale

Revista Amazónica de InvestigaciónAlimentaria, v.1, nº 1, p. 38 - 42 (2001)

Facultad de Ingeniería en Industrias AlimentariasUNAP, Iquitos-Perú

ISSN: 000000

1. INTRODUCCIÓN

Los aceites esenciales son sustanciasodoríferas de naturaleza oleosa encontradasprácticamente en todos los vegetales; sonmuy numerosos y están ampliamente distri-buidos en distintas partes del mismo vege-tal: en las raíces, tallos, hojas, flores y frutos.Según Briga (1962), estos aceites esenciales

son componentes heterogéneos deterpenos, sesquiterpenos, ácidos, ésteres,fenoles, lactonas; todos ellos fácilmente se-parables ya sean por métodos químicos ofísicos, como la destilación, refrigeración,centrifugación, etc.

El uso de los aceites esenciales de con-dimentos y especias tanto en la industria dealimentos como en la industria farmacéutica

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es cada vez más generalizado, debido en par-te a la homogeneidad del aroma y a laminimización de las posibilidades de conta-minación microbiana, cuando se compara conel uso directo de tales especias y condimen-tos. El aceite esencial de jengibre que seutiliza en la industria de alimentos es obteni-do fundamentalmente por medio de solven-tes orgánicos como la acetona y el hexano(McLeod & Pieris, 1984); y a pesar de queexiste amplia información sobre la composi-ción del aceite esencial de jengibre proce-dente del Asia y del África (Smith &Robinson, 1981), no ocurre lo mismo con eljengibre de esta parte del globo.

Sakamura et al., (1985) comparó por CG-EM, los componentes volátiles de clones dejengibre producidos in vitro , en dos mediosde cultivo, con la del rizoma original, encon-trando que los monoterpenos (geranial, 1,8-cineole, neral) representan el 63.2% en elmedio B5-Gamborg, mientras que lossesquiterpenos (zingebereno, α-curcumeno)representan el 51.3% en el medio Murashige-Skoog.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Preparación de la materia prima

Se utilizó como materia prima el jengibre re-gional (kión), adquirido en el mercado deBelén de la ciudad de Iquitos, con una den-sidad promedio de 37.6 g/cm3 y una masamedia de 200 g. Con la finalidad de adecuarla materia prima para el proceso de extrac-ción, se realizaron las siguientes operacio-nes previas:

Limpieza. Se eliminan cuidadosamentelas raíces y la tierra adherida, de preferenciase utilizan cuchillos de acero inoxidables dehoja roma con el fin de separar también lasescamas que cubren el rizoma.

Lavado. Tiene por finalidad eliminar losúltimos vestigios de tierra y se realiza me-diante un flujo continuo de agua potable atemperatura ambiente y luego se deja escu-

rrir y se le da un oreado por seis (06) horaspara eliminar el exceso de humedad.

Cortado. Debido a que la muestra debeser secada, se recomienda cortarlas en ho-juelas de 1 cm de espesor para facilitar laoperación de secado. Esto se realizó en for-ma manual con ayuda de cuchillos de aceroinoxidable.

Secado. Se realiza para facilitar el proce-so de extracción y así mismo lograr un mayortiempo de almacenaje si es que no se va aextraer de forma inmediata. En este caso sehicieron pruebas con un secador de bande-jas a 60ºC, secado natural bajo el sol y seca-do natural bajo cobertizo.

El tiempo total de secado está compren-dido entre una a dos semanas y la humedadfinal de la materia prima varía entre 12 y 13%.

Molienda. Se utilizó un molino de marti-llo de malla intermedia para obtener un ma-yor número de partículas que harán más efi-ciente la extracción al aumentar la superficiede contacto.

2.2 Equipos y reactivos

Entre los principales equipos utilizados es-tán un cromatógrafo gaseoso Hewlett-Packard (HP5778), refractómetro Abbe, ba-lanza analítica Sartorius 202, mufla SelectaFA2PC, estufa con circulación de aire Selec-ta 209, refrigerador doméstico Friolux, coci-na eléctrica, aparato de Kjeldhal, extractorSoxhlet.

Los principales reactivos fueron produc-tos Merck de calidad P.A.: benceno, ácidosulfúrico, hidróxido de sodio, sulfato depotasio, sulfato de cobre y fenoftaleína.

2.3 Métodos

La Figura 1 muestra el diagrama de flujo delproceso operacional para extraer el aceiteesencial, utilizado en el presente trabajo.

El tiempo de extracción varía entre 18 a20 horas, el mismo que se encuentra dentrode los rangos mencionados por Maistre

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(1969). El aceite esencial que se obtiene vie-ne arrastrado por el vapor de agua, que alcondensarse forma una mezcla de aceite esen-cial mas agua. Para eliminar el agua se colo-ca esta mezcla en una pera de separación,donde debido a la diferencia de densidades,es posible separar la mayor parte del agua. Elagua remanente se separa mediante conge-lación, para lo que se utilizó un congeladordoméstico.

La Figura 2 muestra el equipo utilizadopara la extracción de los aceites esencialesdel jengibre.

Figura 1: Diagrama de flujo para la extraccióndel aceite esencial de jengibre

Materia primaVapor Aceite esencialmás agua

Condensador

Figura 2: Diagrama del equipo utilizado para la extracción del aceite esencial de jengibre

2.4 Análisis

Los análisis físicos y químicos de la materiaprima se efectuaron mediante los procedi-mientos descritos por Lees (1975).

La composición del aceite esencial fuedeterminada por CG-EM en un cromatógrafoHewlett-Packard (HP5778) del INPA(Manaus, Brasil) y del Instituto OswaldoCruz (Río de Janeiro, Brasil), teniendo H2como gas de arrastre. Las muestras fuerondiluidas en hexano, inyectándose en la si-guiente programación: 40°C - 290°C, 5°C/min,290°C (30min). La identificación de las subs-tancias fue basada en un análisis comparati-vo de sus espectros de masas con el bancode datos de CG-EM.

Los análisis sensoriales del producto fi-nal se efectuaron mediante un panel de de-gustación no entrenado que evaluaron: as-pecto, color, olor y sabor.

Las pruebas de sensibilidad del produc-to final se determinó por turbimetría median-te el Nefelómetro de Mac Farland. Se prepa-ró una suspensión de los gérmenes en estu-dio con una determinada concentración degérmenes/mL, que se consigue porturbimetría, comparando con el tubo Nº3 delNefelómetro de Mac Farland. Luego con estasuspensión se inundó una placa petri con elmedio referido para la prueba de sensibili-dad (agar Müeller Hinton y agar nutritivo),el líquido sobrenadante se eliminó con unapipeta, se colocó un disco de papel de filtrohumedecido con el aceite de jengibre. Se in-cubó a 37ºC/24 horas, realizándose al cabode este tiempo la lectura correspondiente.

Decantación para eliminar excesode agua por congelación y filtración

Envasado

Purificación

Aceite esencial yagua

Limpieza/Lavado

Materia prima

Oreado

Cortado

Secado

Molienda

Extracción con aguacaliente y vapor

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3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 Preparación de la materia prima

El análisis fisicoquímico del jengibre fresco,que se muestra a continuación, difiere demanera significativa, especialmente en lo quese refiere a contenido de agua y decarbohidratos, de los resultados presentesen la literatura (Collazos, 1974; Wu Leung,1961), lo que se debería a la diferencia en lacalidad de los suelos o a la diferencia en losmétodos de análisis utilizados:

Humedad 85.35%Cenizas 1.25%Proteínas 2.12%Grasa 4.50%Fibra 0.74%Carbohidratos 6.04%

El mejor resultado en el secado de la ma-teria prima se obtuvo mediante el secadonatural bajo cobertizo, por cuanto la tempe-ratura no sobrepasa los 30ºC y existe unamenor pérdida de los componentes voláti-les. El tiempo total de secado estuvo com-prendido entre una y dos semanas y la hu-medad final de la materia prima varió entre 12y 13%, con un rendimiento de peso seco dealrededor del 20%.

3.2 Extracción del aceite esencial

En el presente trabajo se acondicionó undestilador de laboratorio de poca capacidad(500 g) y se tuvo que trabajar en batches deesta capacidad, con la consiguiente pérdidade aceite volátil en cada recambio.

Después de 18 horas de extracción en elequipo de la Figura 2, el rendimiento obteni-do es de 0.8%. Maistre (1969) manifiesta quepor este método obtuvo entre 1.5 y 3% deaceite volátil. Es importante indicar que elrendimiento en aceite esencial se ve afecta-do por el proceso de secado, debido a quedurante el cortado se rompen células quecontienen el aceite esencial y a que durante

el secado se pierden debido a su altavolatilidad. La Tabla 1 muestra los principa-les componentes identificados en el aceiteesencial de jengibre.

A pesar de que solamente fue identifica-da poco más de la mitad de los componentesdel aceite esencial extraído del jengibre, sepercibe, como era de esperarse la presenciadominante de sesquiterpenos ymonoterpenos, siendo notoria lapredominancia de los primeros (α-zingibereno, por ejemplo).

La Tabla 2 muestra los resultados del aná-lisis sensorial del aceite esencial de jengibre.

El aceite esencial del jengibre se presen-ta en forma de líquido bastante móvil, de colorverdoso o amarillo, que tiene el olor caracte-rístico del jengibre pero no tiene sabor ar-diente, por lo que el sabor ardiente de la es-pecia se debería a una serie de sustancias novolátiles presentes en la oleorresina mas noen el aceite esencial (Maistre, 1961). Estaoleorresina se acostumbra extraerla median-te solventes orgánicos como la acetona, al-cohol o éter, posee color amarillo y sabormuy ardiente.

Tabla 2: Evaluación sensorial del aceite esencialde jengibre

Aspecto Líquido cristalino brillante

Color Verdoso amarillentoOlor Característico a la materia primaSabor Ligeramente picante

Tabla 1: Principales componentes del aceiteesencial de jengibre

Sustancia PM Porcentaje

α-zingibereno 204 22.22Αr-curcumeno 204 13.11β-sesquifelandreno 204 9.44Teraniol 154 3.33β-mirceno 136 1.47Citral 152 1.25Geranial 152 1.10No identificado 48.08

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Los resultados de la prueba de sensibili-dad, muestran que el aceite esencial de jen-gibre ejerce acción antimicrobiana sobreBacillus cereus, Staphylococus aureus yStreptococus faecalis (enterococos), perono ejerce acción antimicrobiana sobreSalmonella tiphy , Shigella f lexneri ,Pseudomonas aeruginosa y Escherichiacoli.

4. CONCLUSIONES

El rendimiento de aceite esencial de jengibrefue de 0.8% en masa, usando la técnica deextracción por arrastre de vapor, y su com-posición está basada principalmente ensesquiterpenos y monoterpenos.

El secado de la materia prima debe reali-zarse bajo cobertizo y a temperaturas que nopasen 40ºC, para evitar la pérdida de compo-nentes volátiles.

Es necesario realizar una molienda pre-via de la materia prima para facilitar el proce-so de extracción .

Para la separación del agua que arrastraal aceite esencial es necesario hacer una de-cantación y luego congelar el agua remanen-te.

Las características sensoriales del pro-ducto obtenido por este método son ade-cuadas y concordantes con los de la litera-tura revisada.

El aceite esencial de jengibre, puede ejer-cer una acción antimicrobiana sobre algu-nos microorganismos como el Bacilluscereus, Staphylococus aureus yStreptococus faecalis (enterococos).

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Briga J. Los aromáticos en la industria mo-derna. 2ª edición. Editorial Sintes, Barce-lona, España (1962)

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Lees R. Análisis de los alimentos: métodosanalíticos y de control de calidad. 2ª edi-ción, Editorial Acribia, Zaragoza, España(1975)

McLeod A.; Pieris N.M. Volatile constituentsof Sri Lankan ginger. Phytochemistry, v23,nº2, p.353-359 (1984)

Maistre J. Las Plantas de especias. EditorialBlume, Barcelona, España (1969)

Marreros Valles, Juan. Extracción ycaracterización del aceite esencial dejengibre (Zingiber officinale R.).Disertación para título de Ingeniero,Facultad de Ingeniería en IndustriasAlimentarias, UNAP, Iquitos, Perú (1996)

Smith R.H.; Robinson J.M. The essential oilof ginger from Fiji. Phytochemistry, v20,nº2, p.203-206 (1981)

Wu Leung et al., Tabla de composición dealimentos para uso en América Latina.Instituto de Nutrición en Centro Américay Panamá, Guatemala (1961)