2012 01 24 antioxidantesennaturaleza aislamientoidentificacion

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ANTIOXIDANTES NATURALES AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN Carnosic acid HOOC CH 3 H 3 C OH HO CH 3 CH 3 CH

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Extracción de antioxidantes

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ANTIOXIDANTES NATURALES

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Carnosic acid

HOOC

CH3H3C

OH

HOCH3

CH3

CH

Page 2: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion
Page 3: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 4: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

•Area Industrial 150.000 m2

•Facturación 10 M Eur•Empleados 60

•Dos Plantas de Fabricación•2000 Tm/Año M. Vegetal

•200 Tm de Extractos/Año

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Planta de Extracción1999

Page 6: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Nueva Planta de Extracción2009

Page 7: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AreaAlmacenamiento

Disolventes

Page 8: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

•4 Doctores•6 Licenciados/Ingenieros

•4 Diplomados

Page 9: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

GC HPLC

Page 10: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

•Acabado en Salas Blancas•8 Salas Clase D

•Garantía Sanitaria

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• NUTRAFUR Extractos Botánicos

• NUTRAFUR Bioflavonoides y flavonoides puros

• NUTROX Antioxidantes para Alimentación

• NutraT Ingredientes Funcionales

Gama de Productos

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AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 13: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

1) Objetivo

2) Búsqueda Bibliográfica

3) Selección de las posibles fuentes vegetales

4) Métodos de extracción y purificación

5) Técnicas de identificación y cuantificación

Page 14: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 15: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

1) Objetivo

Obtener una sustancia contenida en una matriz animal ovegetal manteniendo dicha sustancia inalterada

Emplearemos Procesos Físicos que no alteren la estructuramolecular de la sustancia.

Estos procesos estarán basados en dos propiedadesfundamentales: estabilidad y solubilidad de la sustancia endiferentes medios.

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AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Agua Caliente Agua Fría

Procesos Físicos

Solubilidad

Page 17: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Estabilidad de la sustancia

• A la oxidación

- Ac. Carnósico a Carnosol. Inertización con N2

•A la temperatura

-Deshidratación o hidrólisis

-Cinarina a Ac. clorogénico

• Al pH (solo en medios que contengan agua)

-Oleuropeina a Hidroxitirosol

•A enzimas de la matriz (oxidasas, hidrolasas,etc)

-fenoles a quinonas

•Al disolvente

-Metilaciones, etilaciones o acilaciones

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AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

1) Objetivo

En algunos casos concretos podemos emplear ProcesosQuímicos, siempre que sean reversibles.

H+

OH-

Page 19: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

H+

OH-

Flavanona Chalcona

Page 20: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

• Máxima eficacia energética

• Vapor

• Electricidad

Mínimo Coste

• Máximo aprovechamiento

• Máxima pureza

1) Objetivo

Page 21: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

2) Búsqueda Bibliográfica

Obtener la máxima información posible en relación a lossiguientes aspectos:

• Posibles fuentes de la sustancia : Plantas, origen, condiciones

• Contenidos: Partes de la planta, variedades

• Métodos de medición

• Estabilidad

• Actividad biológica

• Toxicidad

Page 22: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 23: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

2) Búsqueda Bibliográfica

Fuentes bibliográficas:

•Libros y Monografías

•Farmacopeas

•Artículos científicos

•Internet

•Medline

•Scirus

•Ingenta Connect

Page 24: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

En base a los siguientes criterios:

• Abundancia

• Accesibilidad

• Localización

• Estacionalidad

• Contenido en activos

• Gasto Disolvente

• Horas de trabajo

• Coste

• Facilidad de manejo

• Densidad aparente

• Humedad

• Estabilidad al almacenamiento

3) Selección de la fuente vegetal

Page 25: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

UÑA DE GATO

Amazonía Peruana

ROMERO

Pradera Murciana

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AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 27: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 28: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Preparación del material vegetal:

1) Extracción en fresco

• Cortado

• Inactivación de enzimas

2) Extracción en Seco

• Secado

• Molienda

4) Métodos de Extracción

Page 29: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Preparación del material vegetal:

1) Secado

• Natural

• Forzado

• Aire caliente

• Vacío

2) Tamaño de partícula

• Molienda

• Tamizado

4) Métodos de Extracción

Page 30: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 31: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Secado del Material Vegetal

Secado a sol Secado poraire

Secado a vacío

Largo tiempode secado

Corto tiempode secado

Corto tiempode secado

Bajatemperatura

Altatemperatura

Bajatemperatura

Bajo costeEnergético

Alto costeEnergético

Alto costeEnergético

Page 32: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Preparación del material vegetal:

1) Secado

• Natural

• Forzado

• Aire caliente

• Vacío

2) Tamaño de partícula

• Molienda

• M. Martillos

• M. Cuchillas

• Tamizado

4) Métodos de Extracción

Page 33: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Molino de Martillos

Page 34: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Molino de Cuchillas

Page 35: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

1) Extracción con disolventes

1) Líquido-líquido

2) Sólido-líquido

3) En fase sólida

4) Extracción con fluidos

supercríticos

2) Métodos de Purificación

1) Precipitación y Filtración

2) Destilación

3) Columna de adsorción

4) Fermentación

Métodos de Extracción

Principales técnicas de separación

Page 36: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

3) Cromatografía

En capa fina y en papel

En columna

Cromatografía de líquidos

Cromatografía de gases

Cromatografía con fluidos

supercríticos

Métodos de Extracción

Principales técnicas de separación y análisis

Page 37: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Fundamento: Diferencia de afinidad de una sustancia entre la muestra y el

disolvente extractante.

Objetivos:

1) Separación de una sustancia de la matriz

2) Separación de varias sustancias entre sí (empleando varios disolventes)

Mejor con cromatografía

3) Preconcentración (utilizando un pequeño volumen de disolvente afín a la

sustancia)

Extracción con disolventes

Definición: proceso por el cual se transfiere uno o más solutos de una fase a

otra, generalmente entre dos líquidos o entre un líquido y un sólido.

Page 38: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Propiedades deseadas:

–No tóxico

–Bajo punto de ebullición (50-70 ºC)

–Miscible con agua (sol-liq) oinmiscible (liq-liq)

–Baja tendencia a formar emulsiones

Disolventes comunes:

–Agua

–Metanol CH3OH

–Etanol CH3CH2OH

–Isopropanol CH3CHOHCH3

–Acetona CH3COCH3

–Éter dietílico CH3CH2OCH2CH3

–Cloroformo CHCl3–Benceno C6H6

Page 39: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Elección del disolvente

• Rendimiento

• Pureza

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Page 40: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Rendimiento. Cantidad de extracto obtenido

por cada 100 g de matriz.

• Pureza. Cantidad de principio(s) activo(s) por

cada 100g de extracto.

• Están relacionados entre sí y limitados por el

contenido en activos de la matriz original.

• Rendimientos por encima del contenido en

activos de la matriz reducen la pureza del

extracto.

Parámetros a optimizar

Rendimiento y Pureza

Page 41: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Experiencia 1. Para la primera experiencia se fijaron las siguientescondiciones: relación sólido líquido 1/10, temperatura 50º C, tiempo deextracción 3 horas. La tabla 1 muestra la cantidad y pureza del extractoobtenido con los distintos disolventes estudiados:

Disolvente gr. de extracto % Pureza

Metanol 98% 15.3 79.6

Etanol 98% 14.2 79.9

Isopropanol 98% 17.5 61.2

Acetona 99% 6.7 58.6

Page 42: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Experiencia 1. Para la primera experiencia se fijaron las siguientescondiciones: relación sólido líquido 1/10, temperatura 50º C, tiempo deextracción 3 horas. La tabla 1 muestra la cantidad y pureza del extractoobtenido con los distintos disolventes estudiados:

Disolvente gr. de extracto % Pureza

Metanol 98% 15.3 79.6

Etanol 98% 14.2 79.9

Isopropanol 98% 17.5 61.2

Acetona 99% 6.7 58.6

Isopropanol da mayor rendimiento pero con una pureza muy baja.10.71 gr de sustancia pura frente a 12.18 gr del metanol 98%.

Page 43: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Experiencia 1. Para la primera experiencia se fijaron las siguientescondiciones: relación sólido líquido 1/10, temperatura 50º C, tiempo deextracción 3 horas. La tabla 1 muestra la cantidad y pureza del extractoobtenido con los distintos disolventes estudiados:

Disolvente gr. de extracto % Pureza

Metanol 98% 15.3 79.6

Etanol 98% 14.2 79.9

Isopropanol 98% 17.5 61.2

Acetona 99% 6.7 58.6

De los resultados anteriores se deduce que los alcoholes más polaresmetanol y etanol obtienen purezas suficientes con buenos rendimientos.

Page 44: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Experiencia 2. Para la siguiente experiencia se mantuvieron lascondiciones y se utilizaron diferentes purezas de metanol y etanol.Los resultados se muestran en la tabla 2:

Disolvente gr. de extracto % Pureza

Metanol 98% 15.3 79.6

Metanol 95% 15.2 80.3

Metanol 90% 14.4 79.3

Etanol 98% 14.2 79.9

Etanol 96% 15.8 80.6

Etanol 90% 13.7 79.8

Page 45: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Elección del disolvente

Experiencia 2. Para la siguiente experiencia se mantuvieron lascondiciones y se utilizaron diferentes purezas de metanol y etanol.Los resultados se muestran en la tabla 2:

De estos resultados se deduce que el mejor solvente de extracción es el etanol96%, tanto por rendimiento como por la pureza del extracto obtenido. A partir deese momento todas las experiencias se realizaron con etanol 96%

Disolvente gr. de extracto % Pureza

Metanol 98% 15.3 79.6

Metanol 95% 15.2 80.3

Metanol 90% 14.4 79.3

Etanol 98% 14.2 79.9

Etanol 96% 15.8 80.6

Etanol 90% 13.7 79.8

Page 46: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Page 47: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 48: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Page 49: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Parámetros a optimizar

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 2 4 6 8 10

Ratio disovente/matriz

Rendimiento

Pureza

Relación disolvente matriz

La pureza puede disminuir a partir de una relación determinada debidoa una mayor solubilidad relativa de alguna de las impurezas.

Page 50: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Experiencia 3. Para la optimización de la relación sólido/solvente serealizaron extracciones con etanol 96% y diferentes relacionessólido/líquido, manteniendo el resto de las condiciones como en laexperiencia 1, 3 hr y 50 ºC.

Hasta una relación sólido/líquido 1/4, el sólido no se puede vehicular con elagitador, por lo que ésta es la menor relación sólido/líquido a ensayar.

Relaciónsólido/solvente

gr. de extracto % Pureza

1:4 12.6 79.1

1:6 14.2 79.9

1:8 15.9 80.2

1:10 15.8 80.6

Page 51: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Experiencia 3. Para la optimización de la relación sólido/solvente serealizaron extracciones con etanol 96% y diferentes relacionessólido/líquido, manteniendo el resto de las condiciones como en laexperiencia 1. Hasta una relación sólido/líquido 1/4, el sólido no sepuede vehicular con el agitador, por lo que ésta es la menor relaciónsólido/líquido a ensayar.

De los resultados se observa que a partir de relaciones 1/8 los resultados sonidénticos. Esto se confirmó analizando el residuo vegetal y comprobando que noquedan prácticamente activos en él. Para las siguientes experiencias se usó larelación 1/8, en función del ahorro de disolvente.

Relaciónsólido/solvente

gr. de extracto % Pureza

1:4 12.6 79.1

1:6 14.2 79.9

1:8 15.9 80.2

1:10 15.8 80.6

Page 52: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Page 53: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Parámetros a optimizar

B

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 2 4 6 8 10

Tiempo

Co

nc

en

tra

cio

n

B

El disolvente se satura de solutos. Incluso en ocasionespuede disminuir la concentración debido a degradacióndel activo. Influyen temperatura, pH y tamaño departícula.

Page 54: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Parámetros a optimizar

El disolvente se satura de solutos. Incluso en ocasionespuede disminuir la concentración debido a degradacióndel activo. Influyen temperatura, pH y tamaño departícula.

Tiempo de Extracción

Page 55: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Experiencia 4. En esta experiencia se estudió el tiempo mínimo deextracción necesario para obtener todos los activos presentes en lamateria prima. Las condiciones experimentales fueron: etanol 96%,relación sólido/líquido 1/8 y temperatura 50º C. Los resultados obtenidospara diversos tiempos de extracción se muestran en la tabla 4:

Los resultados obtenidos no presentan variaciones significativas con el tiempode extracción por lo que se utilizó en lo sucesivo tiempos de extracción de unahora.Mayor aprovechamiento de los equipos industriales.

Tiempo Extracción(hr)

gr. de extracto % Pureza

1 15.3 80.4

2 15.9 80.8

3 15.9 80.2

5 15.6 80.7

Page 56: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Page 57: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Extracción con disolventes

Tª 50 ºC

Tª 25 ºC

El calentamiento suele favorecer la extracción (sól/líq)

Page 58: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Experiencia 5. Por último se optimizó la temperatura de extracciónsobre las condiciones del experimento 4. Los resultados se muestran enla tabla 5:

Los resultados demuestran muy poca diferencia entre 50 y 70 ºC.

TemperaturaExtracción (ºC)

gr. de extracto % Pureza

20 11.9 81.1

30 14.1 80.8

40 15.1 80.2

50 15.3 80.4

60 15.6 80.6

70 15.5 80.2

Page 59: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Experiencia 5. Por último se optimizó la temperatura de extracciónsobre las condiciones del experimento 4. Los resultados se muestran enla tabla 5:

Se eligió 50º C, para minimizar las perdidas de disolvente por evaporación.Punto ebullición del disolvente en torno a 60 ºC..

TemperaturaExtracción (ºC)

gr. de extracto % Pureza

20 11.9 81.1

30 14.1 80.8

40 15.1 80.2

50 15.3 80.4

60 15.6 80.6

70 15.5 80.2

Page 60: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Page 61: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Altera la ionización de grupos funcionales

tanto de los principios activos, como de las

impurezas, modificando sus propiedades de

solubilidad.

• Puede hidrolizar azucares y otros grupos

lábiles en la molécula del principio activo,

degradándolo. También pH altos pueden

favorecer la oxidación de grupos fenol.

Parámetros a optimizar

pH

Page 62: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

H+

OH-

Flavanona Chalcona

Page 63: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

• Relación entre matriz y disolvente

• Vehiculación

• Relación solubilidad activo vs impurezas

• Coste (gasto en disol. vs aumento rend.)

• Tiempo

• Temperatura

• pH

• Numero de operaciones

Parámetros a optimizar

Lo ideal es una sola operación. Esto es lo normal cuandose usa un tanque agitado. En sistemas de percolación serequiere un número mayor de operaciones para agotar lamatriz.

Page 64: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

extracto = solvente + soluto

Residuo = Material vegetal“empobrecida” en soluto.

Centrífuga o Filtro

MaterialVegetal

Extractor

Disolvente

Solubilización de lasustancia en el

disolvente

Extracción convencional

Page 65: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Extractor y Centrífuga

Page 66: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

DisolventeLimpio

extracto

Mat. Prima

Ext. 1 Ext. 2 Ext. 3

Extracción por percolación

extractoextracto

A Ext 1

A Ext 2

Page 67: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Percolación

• Material Vegetal estático

• Disolvente circula a través del material

vegetal

• Filtración en el mismo reactor

Page 68: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Percolación

• Material Vegetal estático

• Disolvente circula a través del material

vegetal

• Filtración en el mismo reactor

Page 69: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Percolación-Extracción de Café

Page 70: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Ventajas comparativas de la extracciónen tanque y por percolación

Menor Gasto disolventeMenor tiempo de procesoMas selectivoSin caminos

preferenciales

Menor coste de separaciónResiduo con menos

disolventes

Tanque Percolación

Page 71: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

SC-CO2

(P, )

producto 1 producto 2 producto 3

extracto

Mat. prima P1, 1 P2, 2 P3, 3

fractionamiento

CO2 gas

Presión: P > P1 > P2 > P3

Densidad: > 1 > 2 > 3

Procesado de sólidos con fluidossupercríticos:percolación

Page 72: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Extractor Supercrítico en Altex

Page 73: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Granos de café tostados ysecados hasta el 30 – 50% dehumedad.

CO2 Supercrítico es generado atemperatura y presiónde 40 – 80 C y120 – 180 atm respectivamente.

CO2 Supercrítico pasa a través delos granos de café en contracorriente.

CO2 Supercrítico es capaz deextraer las pequeñas moleculas decafeína pero deja otras más grandesresponsabes del aroma y sabor decafé.

CO2 Supercritico como extractante

Page 74: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Extractor Supercrítico Descafeinado

Page 75: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Ventajas y desventajas de laextracción con SC-CO2

GRASEcológicoNo deja residuosNo es inflamableBarato

Poco util para grandes moleculasNecesidad de Co-solventesInstalación caraMayor gasto energético

Ventajas Desventajas

Page 76: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

SECTORES SUSCEPTIBLE DE APLICACIÓN DE ESTA

TECNOLOGÍA:

Los resultados de la investigación tendrían aplicación industrial

en los siguientes sectores:

PRODUCTOS NATURALES:•Aceites esenciales y aromas.•Extracción de pigmentosnaturales.•Extracción de cafeína, nicotina,etc.

NUTRACEÚTICOS:• Extracción del licopeno.• Extracción debetacarotenos.• Extracción debioflavonoides.

FARMACEÚTICO:• Purificación de fármacos.• Separación de isómeros.• Microcristalización.• Presíntesis

ALIMENTACIÓN:• Extracción del lúpulo.• Extracción de colesterol.• Extracción de semillas.• Extracción de ácidosgrasos.

TEXTILES:• Extracción del lanolina.• Impregnación con SFC.• Acabado de fibras textiles.

OTROS:• Limpieza de productoselectrónicos.• Recuperación de Plastificadores.• Medio de reacción.• Nuevos materiales.

Cromatografía y extracción con fluidossupercríticos

Page 77: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Métodos de Purificación

1) Precipitación y Filtración

• pH

• Salting Out

2) Destilación

• Simple

• Fraccionada

3) Adsorción en columna

4) Fermentación

Page 78: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Separaciones por precipitación

R puede ser un ácido o una base (obtención hesperidina) obien una sal neutra soluble en el medio (obtenciónchalconas)

Page 79: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Separaciones por precipitación

R puede ser un ácido o una base (obtención hesperidina) obien una sal neutra soluble en el medio (obtenciónchalconas)

Page 80: 2012 01 24 AntioxidantesEnNaturaleza AislamientoIdentificacion

Separaciones por filtración

Medios filtrantes: tela, placa porosa o malla metálica

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AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN

Separaciones por filtración

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Separaciones por filtración

Filtro de placas

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Filtros a Vacío

Filtro de Tambor

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Filtros a Vacío

Filtro Nutcha

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Separaciones por destilación

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DESTILACION

SIMPLE

FRACCIONADA

ARRASTRE

UN COMPONENTEVOLATIL

2 COMPONENTESVOLATILES

LIQUIDOSNO VOLATILES

Separaciones por destilación

CONCENTRACIÓN Y PRECIPITACIÓN

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Cromatografía en Capa Fina

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Cromatografía en Capa Fina

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fracción

Molec. NO INTERACCIÓN RÁPIDAS

* No se unen al ligando de la faseestacionaria.

Molec. INTERACCIÓN LENTAS

* Se unen al ligando de la f. estacionaria.Elución específica.

APLICACIÓNMUESTRA

LAVADO

ELUCIÓNESPECÍFICA

1 2 4 5 6 7 8 93

resp

uest

adeldete

cto

r

PERFIL DE ELUCIÓN

LAVADOELUCIÓN

ESPECÍFICA

molécula

CROMATOGRAFÍADE AFINIDADProducto A

Eluyente

Extracto

Eluyente

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Cromatografía en Columna

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Cromatografía en Columna

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Eliminación Concentración

Cristalización

FiltraciónSecadoCondiciones:

1. Aireación continua

2. Control de pH y temperatura

3. Eliminación CO2 producido

4. Tiempo

Fermentación

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Métodos de Purificación

Fermentación

Hesperetina +

Rhamnosa Glucosa

Hesperidina

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Métodos de Purificación

Fermentación

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Escalado 20 ml 2 lts 300 lts 3000 lts

30000 lts

Fermentación

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Fermentación

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• Para procesosindustriales, se usanfermentadores de hasta de400.000 litros decapacidad

• Los fermentadores sonconstruidos de aceroinoxidable y tienen unacamisa externa la cualpuede ser esterilizadainicialmente y enfriadadadurante la fermentación.

Fermentación

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Métodos de medida

Espectrofotometría UV

• Método inespecífico basado en la medida de la

absorbancia de una solución de concentración

conocida del extracto a una longitud de onda

determinada.

• No es un método adecuado cuando la sustancia a

medir no es prácticamente pura. Ejemplo Extracto

de Cacao.

• Normalmente usa factores de corrección para el

cálculo de la pureza muy afectados por las

condiciones experimentales.

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Métodos de medida

Espectrofotometría UV

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Métodos de medida

Espectrofotometría UV

• Método inespecífico basado en la medida de la

absorbancia de una solución de concentración

conocida del extracto a una longitud de onda

determinada.

• No es un método adecuado cuando la sustancia a

medir no es prácticamente pura. Ejemplo Extracto

de Cacao.

• Normalmente usa factores de corrección para el

cálculo de la pureza muy afectados por las

condiciones experimentales.

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Espectrofotometría UV

Teobromina

Procianidina

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Métodos de medida

Espectrofotometría UV

• Método inespecífico basado en la medida de la

absorbancia de una solución de concentración

conocida del extracto a una longitud de onda

determinada.

• No es un método adecuado cuando la sustancia a

medir no es prácticamente pura. Ejemplo Extracto

de Cacao (incluir espectros).

• Normalmente usa factores de corrección para el

cálculo de la pureza muy afectados por las

condiciones experimentales.

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Espectrofotometría UV

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Técnicas de medición adecuadas:cromatografía HPLC y GC (HPLC-MS y GC-

MS)

Necesitan de:

• Standares adecuados

• Adecuados métodos depreparación de lasmuestras analíticas

• Buena elucidación

• Métodos Repetitivos

• Métodos ValidablesT i m e ( m i n )

0 1 0 2 0 3 0 4 0

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

Ab

sorb

an

ce28

0n

m

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

1

2

34

4

5

6

6

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Análisis Cromatográfico

*La cromatografía, permite no sólo separar los componentesde una muestra, sinó tambien su identificación y cuantificación.

Análisis cualitativo

Esta basado en la medida de parámetros cromatográficos( tiempos y volúmenes de retención)

Análisis cuantitativo

Está basado en la medida de alturas u áreas de picoscromatográficos que se relacionan con la concentración.

La columna cromatográfica y la forma con la quese diseña, constituye el corazón de la separación.

El detector situado al final de la columna es elque garantiza la respuesta de los componentesque se separan ( los hay de muy diversos tipos)

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Análisis cualitativo cromatográfico

Los parámetros cromatográficos que se utilizan en el análisiscualitativoson dos: tiempo de retención (tR) y volumen de retención (vR)

Procedimiento: ambos parámetros han de ser comparados con los de unasustancia patrón

Inconvenientes: No se tiene siempre certeza de que ambos parámetrossean reproducibles, ni aún manteniendo condiciones de trabajo constantes.Es preferible utilizar valores relativos, en vez de absolutos.

Bajo condiciones de flujode fase móvil Fc constante:

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Tiempo de retención

tiempo de retención ajustado = t’r = tr - tm

retención relativa = = t’r2 / t’r1

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HPLC

(Detector de índice de refracción)

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Detección: Cuando la sustancia a medir no tiene un grupo

cromóforo hay que usar otro tipo de detector como son:

•Índice de refracción

•Electroquímico

•Fluorescencia

•MS

•ELSD

Detectores HPLC

Detección: Cuando la sustancia a medir tiene un grupo

cromóforo:

•Ultravioleta

•Array de Diodos (DAD)

•Fluorescencia

•MS

•ELSD

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Detector Ultravioleta

Celda de flujo:0.5 cm de camino ópticoy 10 L de capacidad

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Detector Ultravioleta

Es el detector más utilizado, porque muchos solutos absorbendicha radiación y es bastante sensible a ella.

El sistema más simple emplea la emisión a 254 nm de unalámpara de mercurio y detección a una sola longitud de onda.

También se utilizan una lámpara de deuterio y un monocromadorpara mediciones a longitud de onda variable.

El intervalo lineal comprende cinco órdenes de magnitud deconcentración de soluto (ejem 0.001 hasta 10).

Detectores HPLC

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Detector Array de DiodosEn el detector de fotodiodostoda las longitudes de onda dela luz pasan a través de lacelda de muestra. Acontinuación cada longitud deonda particular incide en unsensor concreto. Sus ventajasson múltiples: velocidad,sensibilidad, medición enmúltiples longitudes de onda ala vez.

Su desventaja es que laresolución es 1 nm, vs 0.1 nmpara el UV normal.

Detectores HPLC

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Detectores: Índice de refracción. Está basado en los cambios de

refracción que el soluto provoca en la fase móvil. Es casi universal,

responde a cualquier soluto.

La sensibilidad es unas mil veces menor que la de un

detector ultravioleta, y no es útil en gradiente.

Detectores HPLC

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Detectores: Electroquímico. Está basado en la electrolisis de

los distintos solutos que se eluyen de la columna. El eluido

pasa por un una delgada célula donde hay un electrodo

mantenido a un potencial fijo. Si el potencial es mayor (más

positivo para oxidación, más negativo para reducción) que el

requerido para la electrolisis de la sustancia, una carga

medidle pasa del electrodo a la sustancia (o viceversa). La

corriente resultante es directamente proporcional a la

concentración del soluto que pasa a través de la ceda.

Es bastante selectivo, porque sólo ciertos analitos se oxidan ose reducen con facilidad.

Pueden detectarse por oxidación: fenoles, aminas aromáticas,

peróxidos y mercaptanos. Y por reducción: cetonas, aldehídos

y nitrilos.

Detectores HPLC

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Detectores HPLC

Detector Electroquímico

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Detectores: Fluorescencia. Este detector solamente puede

detectar compuestos que tengan fluorescencia nativa o

inducida por derivatización. Consiste en un haz de luz de

una determinada longitud de onda que al pasar a través de

la celda de muestra excita los grupos fluorescentes de la

molécula que a su vez emite luz de una longitud de onda

característica del compuesto. El detector debe estar

colocado perpendicular al haz de excitación.

Es muy sensible y se usa mucho en análisis farmacéutico,

análisis clínicos, productos naturales, etc.

Detectores HPLC

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Detectores: Masas. El espectrómetro de masas usa la relación masa-

carga (m/z) de moléculas ionizadas. La fase móvil se introduce en una

cámara de vacío, donde se evapora el solvente y los solutos se ionizan

mediante un termo vaporizador-ionizador.

Es aplicable a compuestos termoestables y no volátiles. Se obtienen

espectros de impacto electrónico. Es una técnica muy poderosa que

permite cuantificar, identificar y da información acerca de la estructura

de compuestos desconocidos.

Detectores HPLC

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HPLC-MS Schematic

LiquidChromatograph

IonizationSource

IonDetector

IonAccelerating

Region

A B C

A+ B + C +

A+

B+

C+

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El detector registra todos los iones según su relaciónm/z (relación masa/carga) y los cuantifica según suabundancia relativa. (como generalmente se forman

iones con una sola carga m/z se trata simplemente de lamasa del Ion).

El ion molecular M+. generalmente no es el más abundante(porque se fragmenta) permite obtener el peso molecular de

la sustancia

Pico base: ion mas abundante del espectro(100 % abundancia relativa)

Los espectros de masa se registran como abundancia relativa vs.relación m/z

Espectro de masa del n-dodecano

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Las moléculas se fragmentan por determinadoslugares→ los fragmentos permiten obtener información estructural de un compuesto.

Ejemplo:

Espectro de masa interpretado de 4-metil-3-penten-2-ona

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Detectores: Detector de Luz dispersa evaporadora (ELSD). Es undetector universal porque su respuesta no depende de lascaracterísticas ópticas de a muestra. Así, cualquier compuesto novolátil, cromóforo o no cromóforo puede ser detectado. A respuesta estábasada en la masa y en la cantidad de luz dispersada, no habiendodiferencias entre la fase móvil y la muestra. Esto da una más precisamedida de la concentración de la muestra lo que hace que sea idealpara análisis de pureza. El detector ELSD da una línea de base establey es compatible con gradientes. Sin embargo posee algunaslimitaciones ya que la fase móvil debe ser volátil puesto que esta esevaporada. Si no lo es, el excesivo ruido de la línea de base dificulta lamedida. Esto limita el uso de modificadores no volátiles tales comotampones fosfato, ácido fosfórico y reactivos de par iónico.

Detectores HPLC

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Otros detectores:

ultravioleta 0.1 - 1 siíndice de refracción 100 - 1000 noelectroquímico 0.01 - 1 nofluorescencia 0.001 - 0.01 siconductividad 0.5 - 1 noespectrofotometría de masa 0.1 - 1 siinfrarrojo de trasformada de Fourier 1000 si

Detector

Límite dedetección

¿Útil congradiente?

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Procedimiento para análisis LC/UV/MSy LC/NMR

BombaHPLC

columna HPLC

INJECCION- Extracto- Fracción- Mezcla

LC/MSINTERFACE

Bomba

HPLC

Adición post-

columnade losaditivosLC/MS

Splitting dependientede la interfase LC/MSusada

desecho

ElectrodoLC

UV

MS

NMR

UV

desecho

MS

NMR

espectro

1

2Computercontrol of pump,UV and NMR forstop-flow experiments

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Descripción del proceso industrial:

Cromatografía con fluidos supercríticos

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Definición: Un cromatograma es el grupo de señales

obtenidas por un detector tras la separación cromatográfica

Características de los cromatogramas

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Características de los cromatogramas

Efecto de la composición del disolvente en laResolución

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Características de los cromatogramas

Posición del pico Información cualitativa

Área del pico Información cuantitativa

Forma del pico:

- Interesa alto (> sensibilidad) y estrecho (> selectividad)

- Depende de tres efectos:

a) Múltiples caminos: Diferencia de caminos seguidos por cada

molécula en la f.e.

b) Difusión en ambas fases

c) Transferencia de masa entre fase móvil y fase estacionaria.

Fig 5.4

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Características de los cromatogramas

Efecto de los múltiples caminos

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Eficacia de la separación cromatográfica

Ecuación de van Deemter: H=altura de plato

Múltiplescaminos

uCu

BAH

Difusión

Transferenciade masa

EficaciaH

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Resolución de picoscromatográficos

Separaciónideal

Separación buena Separación deficiente