Composición química de los aceites esenciales de las hojas de Helicteres guazumifolia (Sterculiaceae), Piper tuberculatum (Piperaceae), Scoparia dulcis (Arecaceae) y Solanum subinerme (Solanaceae), recolectadas en Sucre, Venezuela
Gabriel Ordaz1, Haydelba D’Armas2, Dayanis Yáñez1 & Shailili Moreno2
1. Departamento de Ciencias, Sección de Química, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente. Maturín 6201, estado Monagas, Venezuela; gabrieljordazgonz@yahoo.com 2. Departamento de Química, Escuela de Ciencias, Núcleo de Sucre, Universidad de Oriente. Cumaná 6101, estado Sucre, Venezuela; haydelba@yahoo.com
Chemical composition of essential oils from leaves ofHelicteres guazumifolia (Sterculiaceae), Piper tuberculatum (Piperaceae), Scoparia dulcis (Arecaceae) and Solanum subinerme (Solanaceae) from Sucre, Venezuela. Essential oils, biosynthesized and accumulated in aromatic plants, have a wide range of applications in the pharmaceutical health, cosmetics, food and agricultural industry. This study aimed to analyze the secondary metabolites in some plant species in order to contribute to their chemotaxonomy. Leaves from Helicteres guazumifolia, Piper tuberculatum, Scoparia dulcis and Solanum subinerme were collected and their essential oils were obtained by means of hydro-distillation. The oil fraction was analyzed and identified by GC/MS. The extraction yields were of 0.004, 0.032, 0.016 and 0.005%, and the oil constituents of 88.00, 89.80, 87.50 and 89.47%, respectively. The principal oils found were: non-terpenoids volatile secondary metabolites (30.28%) in H. guazumifolia; sesquiterpenoids (20.82 and 26.09%) and oxigen derivated (52.19 and 25.18%) in P. tuberculatum and S. dulcis; and oxigen diterpenoids (39.67%) in S. subinerme. The diisobuthylphtalate (13.11 %) in H. guazumifolia, (-)-spathulenol (11.37%) in P. tuberculatum and trans-phytol (8.29 and 36.00%) in S. dulcis and S. subinerme, were the principal constituents in their respective essential oils. The diisooctylphtalate were the essential oil common to all species, but the volatile compounds such as trans-pinane, L-linalool, β-ionone, isophytol, neophytadiene, trans-phytol, dibutylphtalate and methyl hexadecanoate, were only detected in three of these essences. This suggests that these plants may require similar secondary metabolites for their ecological interactions, possibly due to common environmental factors. Rev. Biol. Trop. 59 (2): 585-595. Epub 2011 June 01. Key words: essential oils, hydrodistillation, gas chromatography-mass spectrometry, Piper tuberculatum, Helicteres guazumifolia, Solanum subinerme, Scoparia dulcis.
Resumen
Los aceites esenciales son biosintetizados por plantas aromáticas y pueden obtenerse de cualquier órgano de la misma, tienen gran aplicación en la industria farmacéutica, sanitaria, cosmética, agrícola y de alimentos. Los aceites esenciales de las hojas de las plantas Helicteres guazumifolia, Piper tuberculatum, Scoparia dulcis y Solanum subinerme fueron obtenidos mediante hidrodestilación con rendimientos de 0.004, 0.032, 0.016 y 0.005%, respectivamente. La CG/EM permitió identificar la mayoría de los constituyentes de estos aceites esenciales (88.00, 89.80, 87.50 y 89.47%, respectivamente), encontrándose en mayor proporción metabolitos no volátiles de estructura no terpenoidal en H. guazumifolia (30.28%), sesquiterpenoides oxigenados en P. tuberculatum (52.19%), sesquiterpenos en S. dulcis (26.09%) y derivados oxigenados de diterpenos en S. subinerme (39.67%). Los constituyentes mayoritarios fueron el diisobutilftalato (13.11%) en H. guazumifolia, (-)-espatulenol (11.37%) en P. tuberculatum y el trans-fitol (8.29 y 36.00%) para S. dulcis y S. subinerme, respectivamente. El diisooctilftalato fue el constituyente común en los aceites esenciales de todas las especies y los compuestos volátiles trans-pinano, L-linalool, β-ionona, isofitol, neofitadieno, trans-fitol, dibutilftalato y hexadecanoato de metilo, fueron detectados en tres de estas esencias. Esto sugiere que dichas plantas pueden requerir metabolitos secundarios similares para su interacción ecológica, posiblemente debido a factores ambientales comunes. Palabras clave: aceites esenciales, hidrodestilación, cromatografía de gases-espectrometría de masas, Piper tuberculatum, Helicteres guazumifolia, Solanum subinerme, Scoparia dulcis.
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Los organismos vivos, principalmente las plantas, han constituido la fuente principal de productos naturales de uso medicinal. Estos compuestos, conocidos también como metabolitos secundarios, se considera que responden a condiciones ambientales de estrés o que son una manifestación de la individualidad del organismo que los contiene y, generalmente, están relacionados con la interacción con otros organismos (función ecológica, no fisiológica), tales como la ]]>
et al. 1985, Marcano & Hasegawa 2002).
Los aceites esenciales son el producto final del metabolismo secundario de las plantas (Alzamora et al. 2001); y están constituidos por una variedad de constituyentes químicos ]]>
et al. 2008). ]]>
Las especies del género Piper (Piperaceae) se encuentran ampliamente distribuidas en las regiones tropicales y subtropicales del mundo, muchas de las cuales se consideran plantas medicinales en Latinoamérica y la región de las Indias Occidentales (Bezerra et al. 2008). Los estudios químicos sobre especies de este género, incluyendo
P. tuberculatum Jacq., han permitido el aislamiento de varios productos naturales biológicamente activos y sus aceites esenciales han sido ampliamente caracterizados, evaluando sus propiedades bioactivas como actividad antimicrobiana, antimutagénica, antioxidante y larvicida, entre otras (Facundo & Morais 2005, Delgado & Cuca 2007, Morais et al. 2007, Guerrini et al. 2009).
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El género Helicteres ha sido, tal vez, el más estudiado de la familia Sterculiaceae, se han aislado compuestos con propiedades analgésicas, anti-inflamatorias, antibacteriales y antidiabéticas, entre otras (Ramesh & Yuvarajan 1995, Chakrabarti et al. 2002, Chen et al. 2006, Tarache 2007). En Venezuela, este género está representado por siete especies, de las cuales H. baruensis ]]>
Jacq. y H. guazumifolia Kunth (“Guácimo tornillo”) presentan la mayor distribución, extendiéndose desde los estados centro-occidentales hasta los orientales (Rondón & Cumana-Campos 2007).
La especie Scoparia dulcis Linn (Scrophulariacae, “Anisillo”) se conoce por su utilización en el tratamiento de la diabetes ]]>
et al. 2004). Albornoz (1997) ha informado de su uso tradicional como antiespasmódico, digestivo y tónico estomacal. Mientras que de la especie Solanum subinerme (Solonaceae, “Cojón de gato”) no se tienen informes de estudios fitoquímicos.
En tal sentido, se propuso obtener los aceites esenciales de las hojas ]]>
P. tuberculatum, H. guazumifolia, S. dulcis y S. subinerme, y caracterizarlos mediante CG/EM, con el propósito de obtener la información más completa posible sobre sus metabolitos secundarios volátiles y realizar un aporte a la quimiotaxonomía de estas especies recolectadas en latitudes venezolanas.
Materiales y Métodos
Recolección e identificación de las plantas: Las muestras de las plantas P. tuberculatum, H. guazumifolia, S. subinerme y S. dulcis fueron recolectadas en la localidad de Cancamure (carretera ]]>
P. tuberculatum, 008 y 012 (Rondón) para H. guazumifolia, ]]>
S. subinerme y 074 (Freites) para S. dulcis.
Obtención del aceite esencial: Para cada una de las plantas en estudio, se separaron las hojas frescas y se cortaron en pequeños trozos para un total de 250g cada una, los cuales se ]]>
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Determinación de la composición del aceite esencial: La identificación de los constituyentes presentes en el aceite esencial de cada especie se realizó mediante Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (CG/EM). Para la separación de los componentes se preparó una solución con 20-30µl del aceite en 1ml de cloroformo grado HPLC, seguidamente se inyectó 1µl de la ]]>
La cuantificación de los componentes del aceite esencial de cada una de las plantas en estudio fue establecido con base en las áreas relativas de cada pico, según el criterio cromatográfico. La identificación de los componentes se realizó por comparación computarizada de los espectros de masas obtenidos con las bases de datos de las librerías WILEY 138 L y WILEY 275 L. ]]>
Resultados
Rendimiento de los aceites esenciales: El proceso de hidrodestilación permitió obtener 80.4 (0.032%), 9.2 (0.004%), 13.6 (0.005%) y 38.8mg (0.016%) de aceite esencial, a partir ]]>
P. tuberculatum, H. guazumifolia, S. subinerme y S. dulcis, respectivamente.
Composición química de los aceites esenciales: Los constituyentes químicos identificados en los aceites esenciales ]]>
Cuadro 1. De Helicteres guazumifolia se identificaron 88.00% de los constituyentes (44 de 50), lo cual representa el 88.62% en masa del aceite esencial. Asimismo, se identificó el 89.80% (44 de 49) de los constituyentes de Piper tuberculatum, que se corresponde con el 92.54% en masa. Para Scoparia dulcis se identificaron el 87.50% (42 de ]]>
Solanum subinerme el porcentaje identificado fue de 89.47% (34 de 38, 90.16% en masa).
La proporción de las diferentes familias químicas que componen los aceites esenciales obtenidos de las hojas de las cuatro plantas en estudio, se muestran en la Fig. 1. La familia ]]>
H. guazumifolia, fueron metabolitos secundarios volátiles de estructura no terpenoidal (30.28%), seguido por derivados aromáticos (21.84%) y derivados oxigenados de diterpenos (17.99%). Mientras que, los aceites esenciales de las especies P. tuberculatum y S. dulcis se componen ]]>
P. tuberculatum (14.39%) y derivados aromáticos en S. dulcis (18.96%). Por su parte, en el aceite de S. subinerme predominaron derivados oxigenados de diterpenos (39.67%), diterpenos (14.35%), ]]>
Específicamente, el aceite esencial obtenido de las hojas de H. guazumifolia estuvo constituido principalmente por los compuestos diisobutilftalato (13.11%), pentadecanal (9.33%), linoleato de de 2-cloroetilo (6.23%), hexahidrofarnesil acetona (4.44%), isofitol (3.76%), ácido nonanoico (3.70%), ]]>
Mientras que los compuestos (-)-espatulenol (11.37%), α-farneseno (6.22%), (-)-epóxido de humoleno II (6.04%), β-eudesmol (4.36%), 2-tridecanona (4.27%), 2-pentadecanona (4.06%), ledano (3.62%), (E,E)-farnesilacetona (3.55%), β-cedrenóxido ]]>
P. tuberculatum.
Por su parte, el análisis del aceite esencial de las hojas ]]>
S. dulcis, indicó como constituyentes mayoritarios los compuestos trans-fitol (8.29%), (-)-óxido de cariofileno (7.91%), dibutilftalato (6.55%), eugenol (5.60%), γ-cadineno (4.86%), 2,3-dihidrobenzofurano (4.48%), (-)-epóxido de humoleno II (4.33%), trans-cariofileno (3.66%), δ-cadineno (3.17%), α-humoleno (3.01%), α-farneseno (2.86%), (-)-T-muurolol (2.81%), cis-1,4-trans-1,7-acorenona (2.61%), ]]>
trans-geraniol (1.93%).
Mientras que los compuestos trans-fitol (36.00%), neofitadieno (8.32%), dibutilftalato (5.37%), 5.9-dimetil-4,10-octadecadieno (4.18%), trans-2-nonadeceno (3.35%), hexadecanol (2.70%), ]]>
trans-β-ionona (1.73%), tetradecanol (1.57%), trans-geraniol (1.49%), tetradecanal (1.26%) y β-damascenona (1.23%) fueron los constituyentes mayoritarios del aceite esencial de las hojas de S. subinerme.
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Sólo el diisooctilftalato se detectó en los aceites esenciales de todas las especies de plantas y los compuestos volátiles trans-pinano, L-linalool, β-ionona, isofitol, neofitadieno, trans-fitol, dibutilftalato y hexadecanoato de metilo fueron comunes en tres de ellas. Las estructuras de estos compuestos se pueden apreciar en la Fig. 2. ]]>
Discusión
Los rendimientos obtenidos en los aceites esenciales, indican que las especies P. tuberculatum y S. dulcis, requieren biosintetizar una ]]>
H. guazumifolia y S. subinerme. Esto sugiere que las dos primeras plantas están sometidas a un estrés ambiental mayor y necesitan este tipo de compuestos como mecanismo de defensa contra posibles depredadores o para otras funciones ecológicas (Albornoz 1980, Marcano & Hasegawa 2002). Sin embargo, se debe considerar las diferencias taxonómicas de las plantas en estudio, las cuales pertenecen a especies y familias biológicas diferentes, y en consecuencia ]]>
et al. 1985).
Asimismo, el comportamiento observado en la Fig. 1, demuestra que la producción y distribución de un tipo específico de ]]>
La abundancia de sesquiterpenoides (Fig. 1) y en especial, de derivados oxigenados de sesquiterpenos, así como algunos de los compuestos identificados en el aceite esencial de P. tuberculatum (
Cuadro 1), han sido informados previamente en los aceites esenciales de hojas y frutos de esta especie (Facundo & Morais 2005) y de otras del género Piper (Delgado & Cuca 2007, Morais et al. 2007, Guerrini et al. 2009). Muchos de estos aceites han presentado actividad biológica variada como actividad antimicrobiana, antiinflamatoria, larvicida y antimutagénicas, entre otras (Morais et al. 2007, ]]>
et al. 2009), lo cual indica que esta planta aromática puede presentar una valiosa fuente de metabolitos bioactivos como indican los estudios de Soberón et al. (2006) y Bezerra et al. (2008). Por su parte, el aceite esencial de S. dulcis, presentó un comportamiento similar en cuanto a la alta proporción de sesquiterpenoides (
Fig. 1, Cuadro 1), por lo que podría presentar una actividad biológica semejante a la reportada en la literatura para P. tuberculatum y, en consecuencia, podrían interaccionar ecológicamente del mismo modo, como se mencionó anteriormente por los rendimientos obtenidos. Además, se ha informado que especies que presentan alto contenido de sesquiterpenos muestran propiedades antioxidantes, como los resultados encontrados para los aceites esenciales de
Lantana camara (Verbenaceae), donde más del 30% de la mezcla lo representaban hidrocarburos sesquiterpénicos (C15H24) y sus análogos oxigenados (Stashenko et al. 2003). Esto sugiere que los aceites P. tuberculatum y S. dulcis, pueden poseer propiedades similares. ]]>
En el caso de las especies H. guazumifolia y S. subinerme, cuyos aceites esenciales también presentan cierta similitud entre ellos, en cuanto al tipo de compuestos identificados (Cuadro 1), éstos se presentan en proporciones diferentes. En la primera especie están presentes mayormente derivados volátiles no terpenoides, mientras que en la segunda predominan derivados oxigenados ]]>
Fig. 1), esto igualmente debido a la quimiotaxonomía de las especies en particular o a una respuesta diferente al medio ambiente. De estas especies no se han reportado estudios fitoquímicos importantes, especialmente de S. subinerme, debido a que esta planta arbustiva se considera como maleza. Sin embargo, la composición química del aceite esencial de ésta (mayormente diterpenoides), sugiere que este organismo ]]>
Por otro lado, la presencia de componentes aromáticos de la familia de los dialquilftalatos, como es caso del diisobutilftalato (componente mayoritario del aceite esencial de H. guazumifolia), el diisooctilftalato (constituyente común en las cuatro plantas) y el dibutilftalato (común en P. ]]>
y S. subinerme, y tercer compuesto en mayor proporción en las dos últimas), podría indicar posible contaminación del ambiente, donde fueron recolectadas las plantas en estudio, por productos petroquímicos. Sin embargo, la zona en la cual se muestrearon las especies, se encuentra lejos de esta situación, lo cual sugiere que este tipo de compuestos pueden estar presentes de forma natural en los aceites esenciales y no por contaminación, tal como lo refieren Namikoshi
et al. (2006) en investigaciones realizadas sobre la abundancia natural del contenido de 14C de dialquil- y dibutilftalato en tres especies de algas marinas.
Los alquilftalatos, han sido aislados de organismos marinos y terrestres, incluyendo plantas (Lee et al. 2000), algas marinas (Chen 2004, Sastry & Rao 1995), bacterias y hongos (Al-Bari
et al. 2005, Amade et al. 1994). Además, el diisobutilftalato ha sido reportado en el extracto en éter de petróleo de la especie Helicteres baruensis Jacq. (Tarache 2007) y en el extracto hexánico de las hojas de Ludwidia octovalvis (Noguera 2007), plantas recolectadas en el estado Sucre, Venezuela. ]]>
Los constituyentes trans-pinano, L-linalool, β-ionona, isofitol, neofitadieno, trans-fitol, dibutilftalato y hexadecanoato de metilo fueron comunes en tres de estas especies. Esto sugiere que dichas plantas pueden requerir metabolitos secundarios similares para su interacción ecológica, posiblemente debido a factores ambientales comunes (temperatura, presión, ]]>
Agradecimientos
Los autores desean expresar su agradecimiento al Departamento de Química del Núcleo de Sucre y al Rectorado de la ]]>
Referencias
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Correspondencia a: Gabriel Ordaz & Dayanis Yáñez: Departamento de Ciencias, Sección de Química, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente. Maturín 6201, estado Monagas, Venezuela; gabrieljordazgonz@yahoo.com Haydelba D’Armas & Shailili Moreno: Departamento de Química, Escuela de Ciencias, Núcleo de Sucre, Universidad de Oriente. Cumaná 6101, estado Sucre, Venezuela; haydelba@yahoo.com