1

CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LOS EXTRACTOS DE LA SEMILLA

DEL ÁRBOL DE NEEM (Azadirachta Indica) EN EL DEPARTAMENTO DEL

CESAR

RHONAL JOSÉ OÑATE LÓPEZ

LUIS ALBERTO QUINTERO LÓPEZ

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLÓGICAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

VALLEDUPAR / CESAR

2008

2

CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LOS EXTRACTOS DE LA SEMILLA

DEL ÁRBOL DE NEEM (Azadirachta Indica) EN EL DEPARTAMENTO DEL

CESAR

RHONAL JOSÉ OÑATE LÓPEZ

LUIS ALBERTO QUINTERO LÓPEZ

Trabajo de grado presentado como requisito para optar el titulo de Ingeniero

Agroindustrial

TILCIA STELLA DURAN IBARRA

Directora

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLÓGICAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

VALLEDUPAR / CESAR

2008

3

A Dios por su inmensa misericordia y amor, A mi Papá y Mamá por su paciencia y por haberme

brindarme su apoyo incondicional, A mis hermanos por su ayuda y fortaleza,

A todos mis Familiares, Amigos y demás personas que siempre estuvieron dispuestas a colaborarme

en esta labor y en especial a la directora del proyecto.

RHONAL JOSÉ OÑATE LÓPEZ

A Dios por su eterno amor, compañía y ayuda. A mi Padre y Madre por brindarme todo su amor

e inmensa dedicación contribuyendo día a día, sin egoísmo a que mis sueños se transformen en logros.

A mis hermanos Omar Enrique y Omar Alberto por su compañía y apoyo incondicional.

A mis Familiares, Amigos y demás personas que desinteresadamente han contribuido en mi

formación personal y profesional.

LUIS ALBERTO QUINTERO LÓPEZ

4

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

LISTA DE CUADROS 7

LISTA DE FIGURAS 9

LISTA DE ANEXOS 10

RESUMEN 11

ABSTRACT 12

INTRODUCCIÓN 13

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15

1.1. Descripción Del Problema 15

1.2. Formulación Del Problema 16

2. JUSTIFICACIÓN 17

3. OBJETIVOS 19

3.1. Objetivo General 19

4.2. Objetivos Específicos 19

4. MARCO TEÓRICO 20

4.1. Antecedentes Históricos 20

4.2. Marco Legal 23

4.3. Marco Conceptual 25

4.3.1. Árbol Del Neem 25

4.3.1.1. Principales Características Del Árbol Del Neem 26

4.3.1.1.1. Descripción Botánica 26

4.3.1.1.2. Descripción Taxonómica 26

4.3.1.1.3. Organografía 27

4.3.1.1.4. Ecología 27

4.3.1.1.5. Condiciones Para La Propagación Y Desarrollo 28

4.3.1.2. Componentes Químicos 29

4.3.1.2.1. Terpenoides 31

5

4.3.1.2.1.1. Clasificación 32

4.3.1.2.1.2. Terpenoides Con Poder Biocida Presentes En El Árbol Del Neem 35

4.3.1.2.1.2.1. Azadiractina 36

4.3.1.2.1.2.2. Meliantrol 39

4.3.1.2.1.2.3. Salannina 40

4.3.1.2.1.2.4. Nimbina Y Nimbidina 41

4.3.1.3. Procedimientos Para La Elaboración Del Insecticida Natural 41

4.3.1.3.1. Tecnología De Producción Artesanal 41

4.3.1.3.1.1. Empleo De La Semilla Entera 42

4.3.1.3.1.2. Empleo De La Hoja 43

4.3.1.3.2. Tecnología De Producción Industrial 43

4.3.1.3.2.1. Empleo Del Aceite 44

4.3.1.3.2.1.1. Métodos De Extracción Del Aceite 44

4.3.1.3.2.1.1.1. Extracción Mecánica 44

4.3.1.3.2.1.1.2. Extracción Con Solvente 46

4.3.1.3.2.2. Empleo De La Torta 48

4.3.1.4. Mecanismo De Acción Del Insecticida 49

4.3.1.5. Insectos Que Controla 51

5. METODOLOGÍA 53

5.1. Introducción Metodología 53

5.1.1. Enfoque De Investigación 53

5.1.2. Población 53

5.1.3. Selección De Variables 53

5.1.4. Diseño Experimental 56

5.1.5. Técnicas Utilizadas 58

5.2. Procedimiento Experimental 60

5.2.1. Selección De La Muestra 60

5.2.2. Acondicionamiento Del Fruto 61

5.2.3. Determinación de Características Fisicoquímicas de la Semilla Molida 61

5.2.4. Extracción De Aceite 62

6

5.2.5. Determinación de Características Fisicoquímicas del Aceite 64

5.2.6. Determinación de Características Fisicoquímicas de la Torta 64

5.2.7. Extracción del Extracto Presente en la Torta 65

5.2.8. Análisis Fisicoquímico de El Extracto de la Torta 66

6. Resultados Y Análisis 67

6.1. Caracterización Proximal De La Semilla Molida Del Árbol Del Neem 67

6.2. Extracción Y Características Fisicoquímicas Del Aceite de la Semilla Molida

Del Árbol Del Neem 69

6.3. Características Fisicoquímicas De La Semilla Desengrasada O Torta Del

Árbol Del Neem 71

6.4. Extracción Del Extracto Presente En La Torta 72

6.4.1. Análisis De Varianza Para El Diseño Unifactorial 74

6.4.2. Método De Análisis De Media 78

6.5. Análisis Fisicoquímico Del Extracto Presente En La Torta 81

6.6. Características Fisicoquímicas Del Sólido Agotado 84

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 86

BIBLIOGRAFÍA 90

ANEXOS 94

7

LISTA DE CUADROS

Pág.

Cuadro Nº 1. Tolerancia Del Neem A Factores Climáticos Y Suelo 29

Cuadro Nº 2. Cantidad De Azadiractina Obtenido Usando Distintos

Solventes 49

Cuadro Nº 3. Factores Que Se Mantienen Constantes Durante El

Proceso 56

Cuadro Nº 4. Factores Y Niveles Definitivos Utilizados En El Diseño 57

Cuadro Nº 5. Técnicas Utilizadas 58

Cuadro Nº 6. Características Dimensionales De La Semilla De Neem 67

Cuadro Nº 7. Caracterización Fisicoquímica De La Semilla Molida Del

Árbol Del Neem 68

Cuadro Nº 8. Características Fisicoquímicas Del Aceite De La Semilla

Del Árbol Del Neem 70

Cuadro Nº 9. Características Fisicoquímicas De La Semilla

Desengrasada O Torta Del Árbol El Neem 71

Cuadro Nº 10. Tratamientos A La Semilla Molida Desengrasada Del

Árbol Del Neem 72

Cuadro Nº 11. Datos Finales Del Experimento Del Porcentaje De

Extracto Presente En La Semilla Desengrasada Del Árbol Del Neem 74

Cuadro Nº 12. Análisis De Varianza Para El Porcentaje De Extracto

Presente En La Torta 75

Cuadro Nº 13. Método De La Mínima Diferencia Significativa (LSD) 76

Cuadro Nº 14. Medias Con El 95% De Confianza Entre Intervalos

LSD 79

Cuadro Nº 15. Cantidad Relativa (%) De Los Componentes Presentes

En El Extracto Etanólico De La Semilla Del Árbol Del Neem 81

8

Cuadro Nº 16. Análisis Fisicoquímicas Del Extracto Presente En La

Torta

84

Cuadro Nº 17. Características Fisicoquímicas Del Sólido Agotado 85

9

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura Nº 1. Árbol Del Neem (Azadirachta Indica) 25

Figura Nº 2. Estructura Molecular Del Isopreno, La Unidad Química

De Los Terpenoides 31

Figura Nº 3. Estructura Molecular De La Azadiractina 36

Figura Nº 4. Estructura Molecular Del Meliantrol 39

Figura Nº 5. Estructura Molecular De La Salannina 40

Figura Nº 6. Estructura Molecular De Nimbina (A) Y Nimbidina (B) 41

Figura Nº 7. Elaboración Artesanal De Insecticida Natural Neem 42

Figura Nº 8. Modelo General Del Proceso De Extracción Del Extracto 54

Figura Nº 9. Mapa Del Departamento Del Cesar Con Los Sitios De

Recolección De La Muestra 60

Figura Nº 10. Montaje De Extracción De Grasa En Equipo Soxhlet 63

Figura Nº 11. Aceite Extraído De La Semilla Molida Del Árbol Del

Neem 64

Figura Nº 12. Extracción De Los Compuestos Presentes En La Torta 65

Figura Nº 13. Graficas De Las Medias Al 95% Con LDS 78

Figura Nº 14. Análisis de las medias. 80

Figura Nº 15. Cromatograma Para Extracto De Semilla Del Árbol Del

Neem Empleando El Método 2. 83

10

LISTA DE ANEXOS

Pág.

ANEXO A. Fotografías De Todo El Proceso De Caracterización De

Los Extractos De La Semilla Del Árbol Del Neem En El Departamento

Del Cesar 95

ANEXO B. Determinación De La Composición Química De Un

Extracto Etanólico, Por Cromatografía De Gases Con Detector

Selectivo De Masas (GC-MC) 100

ANEXO C. Determinación Azadiractina Del Extracto Etanólico, Por

Cromatografía Líquida De Alta Resolución HPCL 106

ANEXO D. Nombre Químico (IUPAC), Estructura, Uso Y Toxicidad

Para El Organismo Y El Medio Ambiente 110

11

RESUMEN

El árbol del Neem es conocido con el nombre botánico de Azadirachta Indica, es

un árbol nativo de la india y se encuentra diseminado en varios municipios del

departamento del Cesar. Dada la necesidad que existe de utilizar la naturaleza

como un equilibrador de la contaminación ambiental y además disminuir la

utilización de insecticidas químicos, se hace imperativo, a través de la

investigación generar bioinsecticidas que ayuden al sector agrícola en el manejo

integrado de plagas, como una opción sana. El objetivo de este trabajo fue

caracterizar fisicoquímicamente los extractos presentes en la semilla del árbol del

Neem; los cuales contienen una serie de componentes bases de insecticidas

biodegradables. Se determinaron varios parámetros fisicoquímicos de cada uno

de los extractos obtenidos en esta semilla. Se tomo como base de análisis la

semilla molida sin tratar, el aceite obtenido por solvente y la torta desengrasada

para obtener un extracto de base etanólica que presenta condiciones aptas como

insecticida natural. Tanto al aceite como al extracto etanólico, se le realizaron

pruebas fisicoquímicas volumétricas, gravimétricas y cromatrográficas, donde se

comprobó que tienen los mismos componentes activos de otras partes del mundo.

Los componentes activos (terpenoides) que contiene esta semilla son la base de

producción de insecticidas naturales utilizados por diferentes partes de

Latinoamérica. Estos análisis fisicoquímicos fueron comparados con análisis de

otros países para mirar la relación que tiene el usar estos extractos de modo que

se puedan realizar insecticidas que no afecten el medio ambiente y sean muy

eficaces para combatir insectos.

Palabras claves: Azadirachta Indica, extracción química, terpenoides,

bioinsecticidas, Neem.

12

ABSTRACT

The tree of the Neem is known by Azadirachta Indica's botanical name, is a native

tree of the indies and is spread in several municipalities of the department of the

Cesar. Given the need that exists to use the nature as an equilibrador of the

environmental pollution and in addition chemists diminish the utilization of

insecticides, becomes imperative, across the investigation (research) to generate

bioinsecticidas that help to the agricultural sector in the integrated managing of

plagues, as a healthy option. The aim of this work was to characterize Physicist-

Chemically the present extracts in the seed of the tree of the Neem; which contain

a series of components bases of biodegradable insecticides. Several

physicochemical parameters decided of each one of the extracts obtained in this

seed. I take the seed as a base of analysis ground without treating, the oil obtained

by solvent and the cake desengrasada to obtain a base extract ethanol that

presents suitable conditions as natural insecticide. Both to the oil and to the extract

ethanol, him(her) there were realized physicochemical volumetric tests(proofs),

gravimétricas and cromatrográficas, where there was verified that they have the

same active components of other parts of the world. The active components

(terpenoides) that this seed contains are the base of production of natural

insecticides used on different parts (reports) of Latin America. These

physicochemical analyses were compared with analysis of other countries to look

at the relation that has use these extracts so that there could be realized

insecticides that do not affect the environment and are very effective to attack

insects.

Key words: Azadirachta Indica, chemical extraction, terpenoides, bioinsecticidas.

Neem.

13

INTRODUCCIÓN

El árbol del Neem es conocido con el nombre botánico de Azadirachta Indica, es

un árbol nativo de la India. Entre los muchos usos y beneficios que se pueden

obtener del árbol del Neem, uno de los más importantes es su utilización en el

control de plagas de los cultivos. Las propiedades insecticidas del árbol del Neem

se han estudiado desde los años 20, pero estos trabajos fueron poco apreciados

en su momento. Aunque son muchas las plantas que pueden ser usadas para el

control de insectos, las investigaciones impulsadas por el departamento de

agricultura de Estados Unidos mostraron que el Neem es el que posee mayor

potencialidad como insecticida1.

Durante años el control de insectos se ha basado en el uso de productos químicos

de acción sistémica. Pero el uso de plaguicidas químicos sintéticos está

produciendo efectos adversos sobre los organismos benéficos y el desarrollo de

resistencias, por lo que es usual incrementar las dosis de aplicación, con riesgo

para la salud pública y al ambiente (Cisneros et al. 1995; Pascual 1996; Picanço et

al, 1999).

Además, la seguridad alimentaría y los daños ambientales causados por estos

insecticidas sintéticos, son preocupaciones que los países tienen y que por ello se

han planteado una serie de exigencias que se han protocolizado como Buenas

Prácticas Agrícolas. Estas exigencias han potenciado el desarrollo de nuevos

métodos de control que favorezcan la reducción de residuos que puedan provocar

trastornos en el hombre y el medio ambiente2.

1 NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Neem: A Tree For Solving Global Problems. National

Academy Press. Washington DC. USA. 1992. 2 BRIMNER, T. AND G. BOLAND. A review of the non-target effects of fungi used to biologically

control plant diseases. Agriculture, ecosystems and Environment. 2003.

14

Gran parte de la literatura relacionada con la extracción de los extractos de Neem

consiste de patentes que se enfocan mayormente en la descripción de diversos

procedimientos de extracción y en la comparación de la efectividad de diferentes

solventes3. Sin embargo, en el departamento del Cesar no hay una información

concreta de las semillas del árbol Neem ni de los extractos que estas contenían.

Ante estas circunstancias se ha respondido con procesos de investigación

orientados a la búsqueda de nuevas fuentes potenciales de desarrollo para la

producción de nuevos métodos con el fin de obtener y producir insecticidas

naturales más competitivos.

Por estas razones, se buscaron alternativas viables y seguras con respecto a los

insecticidas convencionales, para así contribuir a aumentar el interés por la

producción y empleo de extractos naturales, en especial los obtenidos del árbol

del Neem.

Como aporte a estas alternativas limpias de producción, esta investigación

pretende contribuir a esclarecer las propiedades y características fisicoquímicas

de los extractos que se extraen de la semilla del árbol del Neem en el

departamento del Cesar.

3 NAGASAMPAGI et al., 1999; LARSON, 1985; SANKARAM et al., 1999; MOORTY y KUMAR,

1998; ROLAND y BLOUIN, 1996.

15

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Descripción Del Problema

La azadirachtina es un tetraterpenoide característico de la familia Meliaceae pero

especialmente del árbol del Neem (Azadirachta índica), originario de la india. Este

compuesto se encuentra en la corteza, hojas y frutos de este árbol pero la mayor

concentración se ubica en la semilla4. Este compuesto y otros más (salannina,

meliantriol, etc.) presentes en el árbol del Neem, muestran una acción insecticida-

impiden el crecimiento de los insectos-, afectando a un número de especies que

incluyen algunas de las plagas más mortíferas para la agricultura y la salud

humana, y además tienen un efecto fertilizante foliar.

Este árbol se usa desde tiempos prehistóricos y era utilizado sobre todo en la

parte medicinal. Se dice que es un “árbol noble” porque puede servir de: abono,

medicina, insecticida, crece con facilidad, necesita poca atención, purifica el aire,

proporciona madera y también da sombra, una de las características notables es,

que está virtualmente libre de insectos y nematodos5.

En el departamento del Cesar el árbol del Neem ha sido introducido por medio de

personas particulares que lo han sembrado de forma ornamental sin saber la

cantidad de propiedades que éste posee y los grandes usos que se le pueden dar

potencialmente en la industrialización de productos.

En este sentido, es importante explotar la oportunidad que se tiene de aprovechar

el árbol del Neem, en especial su semilla, para generar nuevos productos de uso

agrícola, pecuario y humano, lo cual aporta al mejoramiento de la calidad de vida,

4 SILVA, G., A. LAGUNES, J. C. RODRÍGUEZ Y D. RODRÍGUEZ. Insecticidas vegetales; Una

vieja-nueva alternativa en el control de plagas. Revista Manejo Integrado de Plagas (CATIE). 2002. 5 FITZPATRICK, T. The Giving Tree. Washington University. 1992.

16

al incremento del empleo, al retorno al campo y al desarrollo en general de la

región.

Estas razones son mas que suficientes para especular sobre la importancia del

tema, especialmente la posibilidad de contar con el árbol del Neem en el

departamento el Cesar y mirando que las características ambientales y de suelos

son parecidas a las de otros países, se toma la decisión de analizar si los

extractos de la semilla del árbol del Neem sembrado en el departamento del Cesar

contienen los compuestos de acción insecticida.

1.2. Formulación Del Problema

Tendido en cuenta lo anterior, este proyecto plantea la siguiente pregunta de

investigación:

¿Tienen los extractos de la semilla del árbol del Neem sembradas en el

Departamento del Cesar la composición fisicoquímica necesaria para el desarrollo

de potenciales productos agroindustriales?

17

1. JUSTIFICACIÓN

Una tercera parte de la producción de alimentos a nivel mundial se ve destruida

por pestes de los cultivos y de los productos almacenados, lo cual ha hecho

imprescindible el uso de nuevas vías para el control de plagas6. Los productos

más usados son pesticidas de origen sintético que tienen un gran impacto en el

medio ambiente y que pueden causar trastornos en el hombre, ya que sus

diferentes compuestos tóxicos quedan impregnados en las plantas, el suelo y son

difíciles de degradar.

La industria, buscando satisfacer estas nuevas necesidades ha cambiado su

enfoque de producción, intensificando la investigación y desarrollo de nuevas

formulaciones y la reinvención de las existentes, cuyo común denominador esta

íntimamente asociada con la sustitución de ingredientes, buscando con ello

entregarle al consumidor un producto más natural, libre de posibles efectos

adversos. En el caso de los insecticidas estas circunstancias les ha devuelto un

mercado potencial a los de origen natural, convirtiéndose estos en una alternativa

a los insecticidas sintéticos, ya que además de combatir las plagas indeseables,

reducen el riesgo de la resistencia en los insectos, tiene menos consecuencias

letales para los enemigos naturales, reducen la aparición de plagas secundarias,

no ocasionan daños en el medio ambiente y no son nocivos para el hombre.

Una planta que se presenta como promisoria para la producción del insecticidas

es el árbol del Neem (Azadirachta indica), el cual según el Consejo de

Investigación Nacional de los Estados Unidos (NRC) en un informe titulado “El

Neem aporta soluciones a problemas globales”, considera este árbol como “la más

6 AHMED, S., C. MITCHELL, AND R. SAXENA. Renewable resource utilization for agriculture and

rural development and environmental protection: Use of indigenous plant material for pest control by limited resource farmers. Planning Wkshp, Botanical pest control proyect. Int. Rice Res. Inst. Los Baños, Philippines. 1984.

18

prometedora de todas las especies vegetales por el hecho de que puede

beneficiar eventualmente a todos los habitantes de éste planeta”7.

Trabajos relacionados con el árbol del Neem son conocidos en todo el mundo.

Luego de ciertas observaciones en África en 1959 sobre el Neem, y de otras

investigaciones publicadas en la India, a partir de la década de los 90´s, varios

cientos de investigadores comenzaron a estudiar este árbol8.

En Colombia, los estudios realizados con el árbol de Neem son muy recientes; En

el departamento del Cesar la siembra del árbol de Neem se ha venido

adelantando por su uso ornamental en perímetros urbanos, y como control

biológico de moscas y garrapatas en las zonas rurales.

En este estudio se efectuó la caracterización de los extractos presentes en las

semillas del árbol del Neem apuntando esta investigación al desarrollo de nuevos

campos de acción productiva, a través de la generación de valor agregado y el

aprovechamiento de un recurso que hasta ahora ha sido subutilizado y que podría

ser un producto primario en una industrial aun incipiente pero prometedora, lo que

en últimas es el énfasis primordial de la agroindustria.

7 CABAL, Esteban. Revista Natural: Neem, el árbol del siglo XXI. Madrid - España 2000.

8 PEREZ, R. Asesora grupo estatal alimentos, MINAZ, 01/2002. Carta agropecuaria azucarera.

Tema: El árbol del Neem. http: //www.virtualcentre.org/es/enl/keynote5/htm, en GRUPO DE INVESTIGACIÓN YAGUA. Validación Integral del Sistema Agroforestal con árbol del Neem en la Vereda Guabinal Cerro, Girardot- Cundinamarca. Universidad Piloto de Colombia y Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, D. C., 2005.

19

3. OBJETIVOS

3.1. Objetivo General

Caracterizar fisicoquímicamente los extractos de la semilla del árbol de Neem en

el departamento del Cesar.

3.2. Objetivos Específicos

Determinar las características fisicoquímicas de la semilla molida del árbol

del Neem.

Establecer las propiedades fisicoquímicas presentes en el aceite y la torta o

semilla desengrasada del árbol del Neem.

Extraer los compuestos presentes en la torta de la semilla del árbol del

Neem.

Estudiar los potenciales usos que puedan tener los extractos de la semilla

del árbol del Neem.

20

4. MARCO TEÓRICO

4.1. Antecedentes Históricos

Las plantas han evolucionado por más de 400 millones de años y para

contrarrestar el ataque de los insectos han desarrollado mecanismos de

protección, como la repelencia y la acción insecticida. El método de control de

plagas más antiguo fueron los sacrificios humanos, pero dada su baja efectividad,

o tal vez la falta de voluntarios, se comenzaron a utilizar polvos y extractos

vegetales, de lo cual hay antecedentes incluso en la Biblia9.

El uso de extractos y plantas pulverizadas como insecticida datan de la época del

imperio romano. Existen antecedentes de que en el año 400 a.c., en tiempos del

rey Jerjes de Persia (hoy Irán), para el control de piojos se espolvoreaba la cabeza

de los niños con un polvo obtenido de flores secas de una planta conocida como

piretro (Tanacetum cinerariaefolium; Compositae). El primer insecticida natural,

propiamente como tal, apareció aproximadamente en el sigo XVII cuando se

demostró que la nicotina, obtenida de hojas de tabaco, mataba a unos

escarabajos que atacaban al ciruelo. Hacia 1850 se introdujo un nuevo insecticida

vegetal conocido como rotenona que se obtuvo de las raíces de una planta

llamada vulgarmente timbó. Hasta ese momento esta planta sólo se utilizaba para

pescar, pues los indígenas se habían dado cuenta que si lanzaban trozos de esta

raíz al agua a los pocos minutos comenzaban a flotar peces que eran muy fáciles

de atrapar. Con posterioridad se usaron plantas con propiedades irritantes como la

sabadilla, que se utilizaba para descongestionar las fosas nasales, y el incienzo

que no mataban directamente a los insectos sino que se decía que los

“espantaban”. Otras plantas, pero en la actualidad, son quasia (Quaisa amara;

Simaroubaceae) y el Neem o Margosa (A. indica) las cuales aparte de mostrar

9 ADDOR, R.W. Insecticides. In: Godfrey C.R.A. (Ed) Agrochemicals from natural products. Marcel

Dekker. 1995.

21

excelentes resultados como controladoras de insectos también han resultado ser

fuente de compuestos para combatir enfermedades como el cáncer10.

El uso masivo de estos insecticidas ha tenido un camino muy difícil pues en una

primera época las recopilaciones que hacían los investigadores, entre los

agricultores e indígenas, tenían mucho de superstición y cuando se les sometió a

pruebas con rigor científico no mostraron efecto alguno. Después de la segunda

guerra mundial las pocas plantas que mostraron resultados auspiciosos, y

alcanzaron a usarse masivamente, fueron reemplazadas por los insecticidas

sintéticos. Con la aparición en la década de los cuarenta de estos insecticidas

sintéticos se pensó que los insecticidas vegetales desaparecerían para siempre

pero problemas como la contaminación del ambiente, los residuos en los

alimentos y la resistencia por parte de los insectos han hecho que hoy en día

vuelvan a ser tomados en cuenta11.

El Neem, margoza o cinamomo, ha demostrado tener propiedades insecticidas y

farmacológicas, y ser de beneficio para la agricultura y el desarrollo rural12. Por

otra parte, puede ser utilizado de manera efectiva, en comunidades de bajo nivel

tecnológico, para reducir la dependencia de los plaguicidas sintéticos y para

generar ingresos. Este árbol, es de fácil propagación, es perenne, ocupa poco

espacio, y requiere de poco trabajo, agua, y fertilizantes; no se destruye al utilizar

material diverso de su planta; no es maleza ni hospedero de plagas, en cambio, es

ornamental y maderable; el material insecticida se extrae con relativa facilidad; los

10

ARNASON, J.T., B.J. PHILOGENE AND P. MORAND (EDS). Insecticides of plant origin. American Chemical Society, Washington, DC. USA. 1989. 11

HEAL, R., E. ROGERS., R.T. Wallace AND O. Starnes. A survey of plants for insecticidal activity. Lloydia. 1950. 12

SAXENA, R.C., Z.R. KHAN, Y N.B. BAJET. Reduction of tungro virus transmission by Nephotettix virescens (homóptera: Cicadellidae) in Neem cake-treated rice seedlings. J. Econ. Entomol. 1987.

22

extractos son fáciles de procesar y formular; y proporciona seguridad a los

humanos y animales al usarlo y consumirlo en las diferentes formas y propósitos13.

Durante siglos, el mundo occidental ignoró el árbol de Neem y sus propiedades:

las prácticas de los campesinos y médicos indios no eran consideradas dignas de

atención por la mayoría de colonialistas británicos, franceses y portugueses. Pese

a ello, durante los últimos años, la creciente oposición a los productos químicos en

Occidente y, en particular, a los plaguicidas, ha hecho crecer un gran entusiasmo

por las propiedades farmacéuticas del Neem.

En el nuevo mundo fue introducido recientemente en Estados Unidos de

Norteamérica, y en varios países sudamericanos como Argentina, Brasil, y Chile;

en países centroamericanos como Nicaragua, México y Honduras; en países del

Caribe como Haití, antigua Surinam, Islas Vírgenes, Cuba y Puerto Rico, y

recientemente en Colombia14.

En Colombia, donde la palabra insecticida es sinónimo de toxicidad y

contaminación, causa mucha curiosidad el Neem, que se presenta como productor

de un insecticida vegetal que controla insectos, nemátodos, babosas, virus y

hongos en plantas y además se utiliza para alimentar el ganado, como

medicamento para combatir las lombrices intestinales en humanos y aun para

preparación de licores15. Datos empíricos señalan que el árbol de Neem ingreso al

país hace más de 30 años, con la siembra de cultivos ilícitos en los departamentos

de Santander y Antioquia: en la Zona del Magdalena Medio, Puerto Triunfo y

13

AHMED, S., C. MITCHELL, AND R. SAXENA. Renewable resource utilization for agriculture and rural development and environmental protection: Use of indigenous plant material for pest control by limited resource farmers. Planning Wkshp, Botanical pest control proyect. Int. Rice Res. Inst. Los Baños, Philippines. 1984. 14

LEOS, M.J. Y R.P. SALAZAR S. El árbol insecticida neem (Azadirachta indica A. Juss) en México. Universidad Autónoma de Nuevo León. Facultad de Agronomía. Folleto Técnico No. 3. Marín, Nuevo León, México. 1992. 15

FIGUEROA, P. Adalberto. Ciencia al día: Universidad Nacional de Colombia. El Árbol Milagroso, Sirve Para Todo. Palmira, Colombia. 2007.

23

Doradal específicamente y algunos otros cultivos aislados en la zona norte del

departamento del Valle del Cauca16.

En Colombia no se han desarrollado muchos trabajos con el árbol del Neem, pero

podemos nombrar cuatro en especial: el primero por parte de estudiantes de

Zootecnia de la universidad de Fusagasuga (2004), en el manejo de Neem para el

control de garrapata Labophilus sp., en el ganado de la zona; el segundo realizado

por estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia

(2004), para la determinación y aislamiento de más de 20 moléculas efectivas en

el control de insectos; el tercero por estudiantes de administración y gestión

ambiental de la Universidad Piloto de Colombia (2007), modelo empresarial

ecoeficiente para la transformación y comercialización de los productos derivados

del sistema agroforestal con árbol del Neem, en la vereda guabinal-cerro, Girardot-

Cundinamarca y un cuarto por el Grupo de Entomología Médica de la Universidad

de Antioquia (2002), en la evaluación de la actividad insecticida del Neem sobre la

cucaracha Periplaneta Americana.

4.2. Marco Legal

El artículo 8° de la Constitución Nacional consagra: “Es obligación del Estado y de

las personas, proteger las riquezas culturales y naturales de la Nación”.

El artículo 79 de la Constitución Nacional, establece el derecho de todas las

personas a gozar de un ambiente sano, y a la participación de la comunidad en las

decisiones que puedan afectarla. Igualmente establece para el Estado entre otros

deberes, el de proteger la diversidad e integridad del ambiente.

16

GRUPO DE INVESTIGACIÓN YAGUA. Validación Integral del Sistema Agroforestal con árbol del Neem en la Vereda Guabinal Cerro, Girardot- Cundinamarca. Yagua. Universidad Piloto de Colombia y Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, D. C., 2005.

24

El artículo 80 de la Carta Política, preceptúa que le corresponde al Estado

planificar el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar

su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución, y además,

debe prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, imponer las

sanciones legales, y exigir la reparación de los daños causados.

El Ordenamiento Constitucional señala en su artículo 95, que toda persona está

obligada a cumplir con la Constitución y las leyes y dentro de los deberes de la

persona y el ciudadano, establece en su numeral 8º el de: “Proteger los recursos

culturales y naturales del país y velar por la conservación de un ambiente sano”.

La parte IV del Decreto – Ley 2811 de 1974 se refiere a: “De las normas de

preservación ambiental relativas a elementos ajenos a los recursos naturales” y en

el Título I: “Productos Químicos, Sustancias Tóxicas y Radioactivas”, establece:

“Artículo 32”. Para prevenir deterioro ambiental o daño en la salud del hombre y

de los demás seres vivientes se establecerán los requisitos y condiciones para la

importación, la fabricación, el transporte, el almacenamiento, la comercialización,

el manejo, el empleo o la disposición de sustancias y productos tóxicos o

peligrosos.

“En particular, en la ejecución de cualquier actividad en que se utilicen agentes

físicos tales como sustancias radioactivas o cuando se opere con equipos

productores de radiaciones, se deberán cumplir los requisitos y condiciones

establecidos para garantizar la adecuada protección del ambiente, de la salud del

hombre y demás seres vivos”.

25

4.3. Marco Conceptual

4.3.1. Árbol Del Neem

Figura Nº 1. Árbol Del Neem (Azadirachta Indica)

El árbol del Neem (Azadirachta indica), es una especie vegetal de una importancia

potencial relevante, en virtud de sus características muy distintas, las cuales se

reconocen en el mundo científico de occidente, y reconocido su uso milenario en

las culturas del viejo mundo. Esta especie arbórea, ha despertado la atención del

mundo científico biológico, por sus múltiples propiedades y usos; también se le

conoce con los nombres comunes de “cinamomo”, “acederaque”, y “margoza”, o

“la planta milagrosa”, o “la botica del pueblo” como lo llaman en la India, donde

desde hace siglos los indios recurren a este árbol para aliviar el dolor, la fiebre y

las infecciones. Por ese motivo, en los últimos años ha ido en aumento el interés

de la ciencia por esta especie, ya que dos decenios de investigación revelan

resultados prometedores en tantos campos, que esta especie pudiera aportar

enormes beneficios a la humanidad17.

17

OSUNA, L.E. Producción de plantas y establecimiento y manejo de plantaciones de neem (Azadirachta indica A. Juss). Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias-INIFAP. Centro de Investigación Regional del Noroeste-CIRNO. Campo Experimental Todos Santos-CETS. Folleto Técnico Núm. 5. México. 2000.

26

4.3.1.1. Principales Características Del Árbol Del Neem

4.3.1.1.1. Descripción Botánica

El Neem es un árbol de tamaño pequeño a mediano, con un tronco recto. Los

tallos de las ramas de 2 a 5 metros forman una corona unida, densa, redonda y en

forma ovalada. La altura total es de 15 a 25 metros, alcanzando ocasionalmente

hasta 30 m, con un diámetro de tronco que alcanza de 30 a 90 cm. El Neem está

caracterizado por un sistema de raíces laterales penetrantes, que pueden

extenderse hasta 15 m, con una cofia relativamente corta. Tiene corteza

moderadamente gruesa, con fisuras de color rojizo-castaño. Siempre está verde o

muda, dependiendo del clima, los períodos de deshoje son normalmente breves, y

ocurren durante las sequías prolongadas. Los frutos son drupáceos, oval-

oblongos, amarillos purpúreos, de 1cm de diámetro y normalmente contienen una

sola semilla. El fruto tiene una longitud de 2 cm y, cuando madura, el pericarpio

aparece amarillo y de textura rugosa. Estos empiezan a aparecer cuando el árbol

alcanza una edad de 3 a 5 años. Las hojas son alternas, imparipinnadas y

compuestas, de 10 a 38 cm. Y agrupadas al extremo de las ramas18.

4.3.1.1.2. Descripción Taxonómica

Reino: Plantae

Filo: MAGNOLIOPHYTA

Clase: Magnoliopsida

Orden: Melia

Familia: Meliaceae

18

STONEY, C. 1998. Una guía útil para los árboles de uso múltiple. Uso del Neem como agente de Control Biológico de Plagas. Program Officer y Erin Hughes, Program Associate Winrock International. Hoja informativa, FACT 98–04S, Junio 1998. http://www.winrock.org/forestry/factpub/spusonim.htm. En GRUPO DE INVESTIGACIÓN YAGUA. Validación Integral del Sistema Agroforestal con Árbol del Neem. Bogotá, D.C. 2005.

27

Género: Azadirachta

Nombre científico: Azadirachta indica A. Juss.

Sinónimos: Melia indica, Melia azadirachta

Nombres comunes: Árbol del Neem, margosa, limba, cinamomo, mimba, nimba,

kohomba y lila india.

4.3.1.1.3. Organografía

Produce flores blancas o crema, hermafroditas dispuestas en racimos de hasta 22

cm de largo. Su fecundidad depende de la cantidad de iluminación recibida, así

como de la humedad. Las hojas con foliolos son de color verde claro e intenso en

dependencia de las condiciones agroclimáticas. El fruto es una drupa suave y

carnosa en forma elipsoidal, de 1.2 a 2 cm de largo, conteniendo usualmente una

semilla; es de color verde claro durante su desarrollo, tornándose progresivamente

hasta amarillo en la madurez. La fruta madura es pulposa y posee una cutícula

fina que se desprende fácilmente19.

4.3.1.1.4. Ecología

El Neem se adapta a un extenso rango de climas y condiciones de suelos, en

elevaciones entre el nivel del mar y los 700m, sin embargo puede crecer en

altitudes de hasta 1500m, en tanto las temperaturas permanezcan moderadas, ya

que no soporta el frío o la congelación; tolera temperaturas extremadamente altas,

pero su rango normal está cerca de los 9.5ºC a 37ºC. También es altamente

tolerante de la sequía y una vez establecido, puede sobrevivir a estaciones secas

de 7 a 8 meses. Requiere tan poco como 150 mm de lluvia por año en áreas en

donde el sistema de raíz pueda acceder al agua subterránea dentro de los 9 a 12

19

Ibid. p. 94.

28

metros de la superficie; sin embargo, se desarrolla mejor en zonas que reciben de

450 a 1200 mm al año20.

Prefiere los suelos profundos, permeables y arenosos, pero puede plantarse en

una amplia variedad de tipos de suelo, incluyendo sitios difíciles donde la mayoría

de otras especies no se desarrollan bien. Puede prosperar en suelos rocosos,

secos, poco profundos e infértiles, pero no se recomienda para ciénagas barrosas

o fangosas, suelos barrosos, salinos, o donde la subsuperficie sea dura o se

hallen capas de laterita. Tampoco debe sembrarse donde los suelos se vuelvan

empapados o temporalmente inundados. Prefiere un pH de suelo en el rango de

5.2 a 7.0, pero puede crecer dentro de un rango de pH de 5.0 a 8.0. Los árboles

maduros demandan mucha luz, pero las plántulas toleran la sombra moderada

durante su primera temporada de crecimiento en sitios secos21.

4.3.1.1.5. Condiciones Para La Propagación Y Desarrollo22

El árbol Neem se propaga naturalmente por semillas; los frutos cuando están

maduros caen al suelo pudiendo germinar si las condiciones son adecuadas,

siendo su capacidad de germinación muy alta durante las primeras 4 semanas,

descendiendo luego rápidamente. Los frutos empiezan a aparecer cuando el árbol

alcanza una edad de 3 a 5 años, hasta los 10 años la producción de frutos no es

rentable.

20

STONEY, C. 1998. Una guía útil para los árboles de uso múltiple. Uso del Neem como agente de Control Biológico de Plagas. Program Officer y Erin Hughes, Program Associate Winrock International. Hoja informativa, FACT 98–04S, Junio 1998. http://www.winrock.org/forestry/factpub/spusonim.htm. En GRUPO DE INVESTIGACIÓN YAGUA. Validación Integral del Sistema Agroforestal con Árbol del Neem. Bogotá, D.C. 2005. 21

Ibid. p. 95. 22

SÁNCHEZ, R. Raúl. Zoe tecno-campo: Aceite de Neem un insecticida ecológico para la agricultura. http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/Neem/neem01.htm. 2007.

29

El desarrollo más o menos óptimo de este árbol se ve condicionado por los

siguientes factores:

- Humedad relativa.

- Tipo de suelo (acidez o basicidad).

- Edad del árbol (para descubrir a que edad el contenido de azadiractina es

mayor).

Cuadro Nº 1. Tolerancia Del Neem A Factores Climáticos Y De Suelo

Límites Intervalo Límites inferiores Óptimo Superiores

Lluvia (mm) <300 500-800 1800 2000-2500

Temp. (ºC) 4 10-20 27 40-49

Arcilla (%) <25 25-45 >45 >70

Arena (%) <50 50-75 >75 >85

Marco (m) <1,8 x 1,8 3 x 3-4 x 5 >7 x 7

Fuente: El insecticida botánico Neem, un control natural y eficaz de plagas. 1993

4.3.1.2. Componentes Químicos

El Neem contienen varios miles de componentes químicos, de especial interés son

los terpenoides, compuestos por C, H y O; la presencia del oxígeno hace esos

compuestos más solubles en agua, metanol o etanol que en hexano, gasolina u

otros solventes similares. Actualmente se conoce de la existencia de unos 100

30

terpenoides. El más activo es la azadiractina, de la que existen varios tipos que

varían desde la azadiractina A a la azadiractina K23.

Realmente, los primeros trabajos sobre la química del Neem se hicieron en la

India en los años 20, con el aislamiento de un ácido en el aceite de Neem al que

se llamó ácido margósico. Desde los primeros estudios del Dr. Siddiqui en 1942,

más de 100 componentes terpenoides, la mayoría de los tetranotriterpenoides,

diterpenoides, triterpenoides, pentanotriterpenoides, hexanotriterpenoides y

algunos compuestos no terpenoides han sido aislados de varias partes del árbol24.

Existen muchos más compuestos activos en el árbol del Neem. De las hojas se

pueden aislar varias moléculas como un flavonoide polifenólico llamado

quercetina, un β-sitosterol, el nimbosterol, nimbina y otros liminoides, como la

nimocinolida e isonimocinolida. También se han aislado un grupo de alcanos de

entre 14 y 31 carbonos, aminoácidos y ácidos grasos. De las flores se extrae un

aceite que contiene sesquiterpenos, nimbosterol y numerosos flavonoides entre

los que destacan la melicitrina y el kaempferol. Las flores producen una cera

compuesta por una mezcla compleja de ácidos grasos (araquídico, esteárico,

palmítico, oleico y linoléico). La corteza y madera del árbol del Neem son también

fuente de numerosos principios activos: nimbina, nimbidina, nimbinina,

nimbosterol, margosina, nimbineno y algunos diterpenos como la nimbinona,

nimbocilina, nimbidiol y nimbiona25.

Pero sin duda el elemento más interesante en la bioquímica del Neem son las

semillas, por su riqueza en lípidos y la presencia de moléculas con una intensa

actividad biológica. El hueso de la drupa contiene una o dos semillas y de ellas se

obtiene un aceite compuesto de ácido oleico (50-60%), palmítico (13-15%),

23

SAXENA, S.K. Y SAXENA, PURNIMA: El Neem en el control de nematodos: Estudio en el que se demuestra la eficacia del aceite de Neem en el control de nemátodos.1995. 24

Ibid. p. 85. 25

El portal de los productos del árbol del Neem en España. http://www.neem.es/bioq.html. 2008.

31

esteárico (14-19%), linoleico (8-16%) y araquídico (1-3%), composiciones que

varían según el método de extracción.

4.3.1.2.1. Terpenoides26

Figura Nº 2. Estructura Molecular Del Isopreno, La Unidad Química De Los

Terpenoides

Los terpenoides, algunas veces referidos como isoprenoides, son una vasta y

diversa clase de compuestos orgánicos similares a los terpenos. El nombre

proviene que los primeros miembros de esta clase fueron derivados del aguarrás

“turpentine” en inglés, “terpentin” en alemán. Los terpenoides pueden verse como

formados por unidades de 5-carbono isopreno (pero el precursor es el isopentenil

difosfato), ensambladas y modificadas de muchas maneras diferentes, siempre

basadas en el esqueleto del isopentano. La mayoría de los terpenoides tiene

estructuras multicíclicas, las cuales difieren entre sí no sólo en grupo funcional

sino también en su esqueleto básico de carbono. Los monómeros generalmente

son referidos como “unidades de isopreno” porque la descomposición por calor de

muchos terpenoides da por resultado ese producto; y porque en condiciones

químicas adecuadas, se puede inducir al isopreno a polimerizarse en múltiplos de

26

R. CROTEAU, T. M. KUTCHAN, N. G. LEWIS. "Natural Products (Secondary Metabolites)". En: Buchanan, Gruissem, Jones (editores). Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Rockville, Maryland, Estados Unidos. 2000. Capítulo 24.

32

5 carbonos, generando numerosos esqueletos de terpenoides. Por eso se

relaciona a los terpenoides con el isopreno, si bien se sabe ya desde hace más de

100 años que el isopreno no es el precursor biológico de esta familia de

metabolitos.

Estos lípidos se encuentran en toda clase de seres vivos, y son biosintetizados en

las plantas, donde son importantes en numerosas interacciones bióticas (Goodwin

1971). En las plantas los terpenoides cumplen muchas funciones primarias:

algunos pigmentos carotenoides son formados por terpenoides, también forman

parte de la clorofila y las hormonas giberelina y ácido abscícico. Los terpenoides

también cumplen una función de aumentar la fijación de algunas proteínas a las

membranas celulares, lo que es conocido como isoprenilación. Los esteroides y

esteroles son producidos a partir de terpenoides precursores27.

Los terpenoides de las plantas son extensamente usados por sus cualidades

aromáticas. Juegan un rol importante en la medicina tradicional y en los remedios

herbolarios, y se están investigando sus posibles efectos antibacterianos y otros

usos farmacéuticos. Están presentes, por ejemplo, en las esencias del eucalipto,

los sabores del clavo y el jengibre. También en el citral, mentol, alcanfor, y los

cannabinoides. La biosíntesis de los terpenoides en las plantas es a través de la

vía del ácido mevalónico.

4.3.1.2.1.1. Clasificación28

Los terpenos son hidrocarburos que pueden verse como una combinación de

numerosas unidades isopreno, por lo general unidas de forma cabeza-cola, pero

también pueden darse combinaciones cabeza-cabeza y algunos compuestos

27

GOODWIN TW. Aspects of terpenoid chemistry and biochemistry. Academic Press, Londres. 1971. 28

JUDD, W. S. CAMPBELL, C. S. KELLOGG, E. A. STEVENS, P.F. DONOGHUE, M. J. Plant systematics: a phylogenetic approach, Second Edition.Sinauer Axxoc, USA. Capítulo 4. 2002.

33

están formados por uniones cabeza-medio. Los terpenoides pueden ser

considerados como terpenos modificados donde grupos metilo han sido

reacomodados o removidos, o a los que se les han añadido átomos de oxígeno.

Algunos autores usan el término terpeno para referirse a los terpenoides.

La clasificación de los terpenoides según su estructura química, es similar a la de

los terpenos, los cuales son clasificados en base al número de unidades isopreno

presentes y en el caso de los triterpenoides, si están ciclados. Se los clasifica en:

Hemiterpenoides. Los terpenoides más pequeños, con una sola unidad de

isopreno. Poseen 5 carbonos. El hemiterpenoide más conocido es el

isopreno mismo, un producto volátil que se desprende de los tejidos

fotosintéticamente activos.

Monoterpenoides. Terpenoides de 10 carbonos. Llamados así porque los

primeros terpenoides aislados del aguarrás en los 1850s, fueron

considerados la unidad base, a partir de la cual se hizo el resto de la

nomenclatura. Los monoterpenos son mejor conocidos como componentes

de las esencias volátiles de las flores y como parte de los aceites

esenciales de hierbas y especias, en los que ellos forman parte de hasta el

5 % en peso de la planta seca.

Sesquiterpenoides. Terpenoides de 15 carbonos (es decir, terpenoides de

un monoterpenoide y medio). Como los monoterpenoides, muchos

sesquiterpenoides están presentes en los aceites esenciales. Además

muchos sesquiterpenoides actúan como fitoalexinas, compuestos

antibióticos producidos por las plantas en respuesta a la aparición de

microbios, y como inhibidores de la alimentación (“antifeedant”) de los

herbívoros oportunistas. La hormona de las plantas llamada ácido abscísico

es estructuralmente un sesquiterpeno, su precursor de 15 carbonos, la

34

xantosina, no es sintetizada directamente de 3 unidades isopreno sino

producida por un “cleavage” asimétrico de un carotenoide de 40 unidades.

Diterpenoides. Terpenoides de 20 carbonos. Entre ellos se incluye el fitol,

que es el lado hidrofóbico de la clorofila, las hormonas giberelinas, los

ácidos de las resinas de las coníferas y las especies de legumbres, las

fitoalexinas, y una serie de metabolitos farmacológicamente importantes,

incluyendo el taxol, un agente anticáncer encontrado en muy bajas

concentraciones (0,01% de peso seco) en la madera del tejo (“yew”), y

forskolina, un compuesto usado para tratar el glaucoma. Algunas

giberelinas tienen 19 átomos de carbono por lo que no son consideradas

diterpenoides porque perdieron un átomo de carbono durante una reacción

de “cleavage”.

Triterpenoides. Terpenoides de 30 carbonos. Son por lo general generados

por la unión cabeza-cabeza de dos cadenas de 15 carbonos, cada una de

ellas formada por unidades de isopreno unidas cabeza-cola. Esta gran

clase de moléculas incluye a los brassinoesteroides, componentes de la

membrana que son fitoesteroles, algunas fitoalexinas, varias toxinas y

“feeding deterrents”, y componentes de las ceras de la superficie de las

plantas, como el ácido oleanólico de las uvas.

Tetraterpenoides. Terpenoides de 40 carbonos (8 unidades de isopreno).

Los tetraterpenos más prevalentes son los pigmentos carotenoides

accesorios que cumplen funciones esenciales en la fotosíntesis.

Politerpenoides. Los politerpenoides, que contienen más de 8 unidades de

isopreno, incluyen a los “prenylated quinone electrón carriers” como la

plastoquinona y la ubiquinona, también poliprenoles de cadena larga

relacionados con las reacciones de transferencia de azúcares (por ejemplo

35

el dolicol), y también a enormemente largos polímeros como el “rubber”,

usualmente encontrado en el látex.

Meroterpenoides. Así se llama a los metabolitos secundarios de las plantas

que tienen orígenes sólo parcialmente derivados de terpenoides. Por

ejemplo, tanto las citokininas como numerosos fenilpropanoides contienen

cadenas laterales de un isoprenoide de 5 carbonos. Algunos alcaloides,

como las drogas anticáncer vincristina y vinblastina, contienen fragmentos

terpenoides en sus estructuras. Además algunas proteínas modificadas

incluyen una cadena lateral de 15 o 20 carbonos que es un terpenoide, que

es el que ancla la proteína a la membrana.

Esteroides. Triterpenos basados en el sistema de anillos

ciclopentanoperhidrofenantreno (“cyclopentane perhydro-phenanthrene ring

system”). Buchanan et al. No los consideran terpenoides.

4.3.1.2.1.2. Terpenoides Con Poder Biocida Presentes En El Árbol Del Neem

Hasta ahora, al menos nueve triterpenos del neem han demostrado una habilidad

para impedir el crecimiento en los insectos, afectando a un número de especies

que incluyen algunas de las plagas más mortíferas para la agricultura y la salud

humana. Son los componentes azadiractina, salannina, melantriol, nimbina y

nimbidina los más conocidos y por ahora al menos, parecen ser los más

significativos.

36

4.3.1.2.1.2.1. Azadiractina29

Figura Nº 3. Estructura Molecular De La Azadiractina

Es el principal agente de la planta a la hora de combatir los insectos. Normalmente

se encuentra en la semilla en proporciones del 0,1 al 0,9 %. Dosis de 30-60 g/ha

de este componente son suficientes para controlar diversos tipos de plagas

chupadoras y masticadoras.

La azadiractina está constituida por al menos nueve isómeros estrechamente

relacionados, nombrados de la A a la K. Los tipos A y B de azadiractina son los

que se presentan en mayor cuantía. Se piensa que el 83 % de la azadiractina

natural es de tipo A y el 16 % es de tipo B. El resto lo constituyen las variaciones

de C a K, por lo que al aislar la azadiractina se detectaban 4 isómeros amorfos

con actividad biológica similar.

Para muchos autores la mayoría de los efectos antihormonales y antialimentarios

del Neem son debido a la azadiractina. De hecho se considera que del 72 al 90 %

de la actividad biológica del Neem es debida al contenido en azadiractina, (William

Quarters, 1994). Es estructuralmente parecido a las ecdisonas (hormonas que se

encuentran en los insectos y que controlan el proceso de metamorfosis del insecto

desde el estado de larva hasta que llega a ser adulto).

29

SÁNCHEZ, R. Raúl. Zoe tecno-campo: Aceite de Neem un insecticida ecológico para la agricultura. http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/Neem/neem01.htm. 2007.

37

Esta materia activa no mata insectos, al menos no inmediatamente, sino que en

lugar de ello, repele y destruye su crecimiento y reproducción. Los últimos 20 años

de investigación han mostrado que es uno de los más poderosos reguladores de

crecimiento y frenador de la alimentación que se ha probado. Repele y reduce la

alimentación de muchas especies de plagas de insectos así como de algunos

nemátodos. Algunos autores demostraron una reducción en la síntesis de

ecdisona al aplicar el principio activo. Otros autores (Rembold et al., 1984),

sugieren que la azadiractina interviene en el sistema neuroendocrino para

controlar la síntesis de la hormona ecdisona y juvenil.

La azadiractina aparece por tanto como una materia activa de origen natural que

resulta bastante eficaz; de hecho, es tan potente que una simple señal de su

presencia previene a algunos insectos de incluso tocar las plantas. No obstante se

han mostrado algunas limitaciones sobre todo debido al efecto de los rayos

ultravioletas sobre esta sustancia que aceleran su degradación. El efecto residual

dura unos cinco días, aunque los efectos juvenoides, es decir sobre el crecimiento,

pierden su actividad normalmente después de uno o dos días bajo condiciones de

campo30.

Las temperaturas parecen jugar un papel de forma indirecta: temperaturas más

altas incrementan el efecto porque los insectos son más activos bajo estas

condiciones, y el efecto anticomida es conseguido más rápidamente que a bajas

temperaturas.

Se ha probado efectividad contra más de 175 especies evaluadas, a dosis de tan

solo 10 ppm. La azadiractina fue probada por primera vez en la Universidad de

Keele, por Morgan, el descubridor de tal sustancia. En Kenia, ese mismo año K.

Leuschner, trabajando en el Centro de Investigación de café en Upper Kiambu,

observó que un trozo de Neem metanólico, controló la chinche del café

(Antestiopsis orbitalis bechuana) en cuanto a su crecimiento. La mayoría de las

30

WARTHEN, J.D. Neem (Azadirachta indica A. Juss): Organisms affected. 1989.

38

ninfas tratadas con el extracto, murieron durante sucesivos estados de crecimiento

y las pocas que sobrevivieron hasta forma adulta, tenían alas y tórax malformados.

Se demostró que la azadiractina era eficaz contra el escarabajo de judía mejicano

(Epilachna viriavestis) y contra el escarabajo de la patata (Leptinotarsa

decemlineata). Se observó que casi todas las hembras pararon de poner huevos.

Algunas hembras habían sido completamente esterilizadas y el efecto era

irreversible.

La azadiractina parece que actúa bloqueando la producción de ecdisona, de esta

forma altera el delicado equilibrio hormonal de los insectos, afectando a su

metamorfosis. Las malformaciones producidas en cualquiera de los estadíos o los

daños morfogenéticos en adultos, como alas, aparato bucal mal desarrollado entre

otros, provoca que los daños que puedan producir estos insectos se reduzcan ya

que su actividad alimenticia se ve afectada, no pueden volar, son estériles,

muriendo rápidamente. Estos efectos se producen de forma combinada y con

diferente grado de acción, dependiendo de la especie de insecto, de su estado de

desarrollo, del proceso de extracción y de la concentración del preparado31.

Hay que tener en cuenta el efecto que la radiación solar produce sobre su eficacia,

ya que causa una disminución sobre su efecto anticomida, no obstante se puede

evitar si se mezcla el aceite de Neem, con aceite de angélica, ricino y cáñamo.

Por otra parte el efecto secundario anticomida también ha sido explicado como un

posible efecto de la azadiractina sobre los ecdiesteroides. No obstante también ha

quedado probado que algunos efectos reguladores del crecimiento del

azadiractina se entienden por la acción directa de esta sobre la movilidad intestinal

31 STEETS, R. AND H. SCHMUTTERER. The effect of azadirachtin on the longevity and

reproduction of Epilachna varivestis Muls. (Coleoptera: Cocinellidae). 1975. p.176.

39

en el caso de Locustidae migratoria. Esto quizás lleva a interferir en el proceso de

la metamorfosis influyendo en las diferentes etapas de esta.

La azadiractina es la materia más eficaz de las contenidas en el Neem, capaz de

garantizar el control de las plagas y de ser la alternativa a productos sintéticos, ya

que el control añadido de los insectos útiles, que no son afectados, posibilita el

reducir el número de aplicaciones tal como se ha comprobado en ensayos de

diversos cultivos en diferentes países.

4.3.1.2.1.2.2. Meliantriol32

Figura Nº 4. Estructura Molecular Del Meliantrol

Fue aislado por primera vez por Lavie en 1967. Su estructura es también muy

complicada al igual que la de la azadiractina. Este compuesto actúa también como

inhibidor de la alimentación. Hace posible que en concentrados extremadamente

bajos, los insectos cesen de comer. Además también actúa sobre el crecimiento

de los insectos y afecta también a nemátodos.

32 TOVAR, H.H. El neem. Insecticida Botánico. Los insecticidas naturales inician un cambio radical

en el control de plagas. Tecnoagro. Año 1. Núm. 2. Naucalpan, Estado de México. México. 2000.

40

La demostración de su habilidad para prevenir el mascado de las langostas en los

cultivos, fue la primera prueba científica del uso tradicional del Neem para el

control de insectos en los cultivos de La India.

4.3.1.2.1.2.3. Salannina33

Figura Nº 5. Estructura Molecular De La Salannina

Fue la tercera materia activa aislada del Neem. Estudios indican que este

compuesto inhibe también, poderosamente la alimentación, pero no influye en los

distintos cambios hasta que los insectos no llegan a ser adultos34.

Se probó su poder en laboratorio contra varios tipos de plagas, (langosta

migratoria, trepadora roja de California, el escarabajo rayado del pepino, el

escarabajo japonés y la mosca doméstica), en todos los casos se demostró su alto

poder inhibidor de la alimentación.

33

SÁNCHEZ, R. Raúl. Zoe tecno-campo: Aceite de Neem un insecticida ecológico para la agricultura. http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/Neem/neem01.htm. 2007. 34

COHEN, E., QUISTAD, G.B. Y CASIDA, J.H. 1996. Cytotoxicity of nimbolide, epoxyazadiradione and other liminoids from neem insecticide. Life Sciences. 1996. p.1075.

41

4.3.1.2.1.2.4. Nimbina y Nimbidina

Figura Nº 6. Estructura Molecular De Nimbina (a) Y Nimbidina (b)

Estos compuestos han demostrado su actividad sobre el Virus X de la Patata,

Vaccinia virus, y sobre el virus de las enfermedades venéreas de las aves.

La Nimbidina es el componente primario de principios amargos, que se produce

cuando las semillas de Neem son sometidas a un proceso de extracción con

alcohol. Esto ocurre en cantidades bastante grandes; sobre el 2 % del núcleo.

4.3.1.3. Procedimientos Para La Elaboración Del Insecticida Natural35

4.3.1.3.1. Tecnología De Producción Artesanal

Este sistema para la elaboración de bioinsecticidas es muy simple, pues la materia

prima (semilla y hojas) después de secadas pueden utilizarse, siendo procesadas

mediante aparatos y equipos de poca complejidad.

35

SODEPAZ, 2002. Proyecto introducción del árbol del Neem en Cuba.http://www.sodepaz.org/nim/ en GRUPO DE INVESTIGACIÓN YAGUA. Validación Integral del Sistema Agroforestal con árbol del Neem en la Vereda Guabinal Cerro, Girardot- Cundinamarca. Universidad Piloto de Colombia y Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, D. C., 2005.

42

Figura Nº 7. Elaboración Artesanal De Insecticida Natural Neem

4.3.1.3.1.1. Empleo De La Semilla Entera

Inicialmente se realiza la recolección de la materia prima (frutos), esta se coloca

en lechos de lavado durante un periodo de 24 horas para facilitar el

desprendimiento de la cascarilla. Luego del remojo el fruto es despulpado, este

puede ser manual o mecánico. Esta semilla obtenida se lava y luego se somete a

un proceso de secado durante una semana expuesta al sol.

43

Las semillas después de secadas hasta alcanzar entre 8 y un 10 % de humedad,

son sometidas a un proceso de molido, utilizando molinos manuales o eléctricos

en dependencia de la disponibilidad local; esta operación se regulará para lograr

un tamaño de la partícula entre 1 y 2 mm a fin de obtener un buen proceso de

extracción del principio activo cuando se elabore el extracto acuoso, que se

empleará en el control de plagas de insectos y ácaros, y en forma de polvo para el

control de los nemátodos e insectos que atacan el cogollo del maíz y el sorgo. El

producto obtenido se envasa en bolsas plásticas con capacidades de 1 y 5 Kg;

posteriormente se almacenan durante un mes o más en condiciones de ambiente

fresco.

4.3.1.3.1.2. Empleo De La Hoja

La hoja para ser utilizada como insecticida o antiparasitario durante algún tiempo,

se debe deshidratar manteniendo su color verde claro, luego se procede al molido,

envase y conservación igual que la semilla.

La hoja verde para uso emergente y limitado, puede ser aplicada en forma de

extracto acuoso en el control de plagas agrícolas y de ectoparásitos.

4.3.1.3.2. Tecnología De Producción Industrial

En este sistema de producción la materia prima se procesa a partir de métodos de

elaboración de un grado de complejidad más elevado, si se compara con los

métodos artesanales. Aquí se emplea una infraestructura compuesta por equipos,

aparatos, máquinas enmarcados dentro de un flujo tecnológico con parámetros y

sustancias aditivas especiales.

44

4.3.1.3.2.1. Empleo Del Aceite

Por esta vía, la producción de los insecticidas utiliza como materia prima la

almendra de la semilla descascarillada, la cual se somete a un proceso de

prensado donde se extrae el aceite que se filtra y luego se formula empleando

diferentes sustancias orgánicas y emulsificantes, así como otros coadyuvantes.

También con el aceite y el residuo, se puede elaborar ungüento, pasta y pomada

para emplear en el control de ectoparásitos en animales.

4.3.1.3.2.1.1. Métodos De Extracción Del Aceite

4.3.1.3.2.1.1.1. Extracción Mecánica

El uso de la extracción de aceites por medios mecánicos, presenta bajos

rendimientos en comparación con la extracción con solvente. Los procesos

mecánicos de extracción pueden reducir el aceite en el grano molido en 5% a

10% de peso, mientras que los procesos de extracción por solventes reducen el

aceite en el grano molido a menos del 1% de peso. Como el valor de la fracción

de aceite es típicamente dos o tres veces el valor de fracción del grano molido por

peso, la pérdida de rendimiento es muy costosa. El proceso de extracción

mecánica también tiene comparativamente un altísimo consumo de energía y

costos de mantenimiento por toneladas de materiales de oleaginosas procesadas.

Existen cuatro razones por las cuales el proceso mecánico de extracción es

todavía utilizado selectivamente. En primer lugar, este proceso, puede ser

proporcionado en muy pequeña escala, tan bajas como 10 toneladas por día. El

costo de capital para las pequeñas instalaciones de extracción mecánica es

considerablemente inferior a las pequeñas instalaciones de extracción por

solvente. En segundo lugar, hay un gran mercado de alto valor para los aceites

45

naturales que no hayan estado en contacto con disolventes o productos químicos,

requiriendo el uso de la extracción mecánica. En tercer lugar, la extracción

mecánica puede crear una torta de alto contenido proteico como alimento para

animales rumiantes, que se vende a un precio más alto que la torta proveniente de

la extracción con solventes. Por último, la extracción mecánica es considerada a

menudo más confiable que el disolvente en el tratamiento de la extracción de

materiales difíciles (Copra y Palm Kernel), en caliente y climas tropicales.

El equipo usado para la extracción mecánica de fracciones de aceites de las

fracciones del grano molido es la prensa de alta presión o Expeler Press

(Anderson Internacional trademark). Una expeler es un dispositivo mecánico que

utiliza un tornillo sin fin horizontal, con el aumento del diámetro de cuerpo para

impartir presión sobre los materiales oleaginosos a medida que avanza a lo largo

de la longitud del tornillo. La prensa tiene una función, para los materiales

oleaginosos de menor aceite posible. La clave de la ejecución de la prensa

consiste en aplicar la máxima presión a una fina sección transversal del material

oleaginoso para exprimir la mayor cantidad de aceite posible. Es común para la

utilización de prensas de agua fría y el agua de enfriado o refrigerado de barriles

de aceite para disipar el calor suficiente para mantener la presión y fricción interna.

Las prensas más completas son capaces de procesar de 10 a 100 toneladas de

material oleaginoso por día. A menor capacidad de llenado, las prensas pueden

obtener típicamente aceite residual inferior en la harina, a costa de consumir más

energía y costo de mantenimiento por tonelada de semilla procesada.

La fracción de aceite retirado en la prensa está cargada con finas partículas de

grano molido, normalmente en el rango de 0.5-15% en peso. Estas partículas

suelen ser removidas del aceite utilizando el método tradicional de bombeo de

aceite en un tanque de 30 a 60 minutos de tiempo de residencia para permitir que

estas, las más pesadas establecerlas y continuar dragando de la base del tanque.

46

Después de la separación gravimetríca, el aceite es entonces bombeado a través

de un screener vibrador o mediante una hoja de filtro a presión para la separación

final de partículas del grano molido. Partículas de grano molido separadas de las

del flujo de aceite limpio están saturadas con el aceite y el reciclado en el proceso

por delante de la amplia difusión por la prensa.

4.3.1.3.2.1.1.2. Extracción con solventes

El proceso de extracción por solvente tiene beneficios en los rendimientos

significativamente más alta producción de aceite que por extracción mecánica,

junto con una menor dependencia de los gastos de funcionamiento. El principal

inconveniente de la extracción por solvente es el elevado costo de capital inicial

para la construcción de una instalación. Extracción por solvente, sus instalaciones

construidas hoy son comúnmente en el rango de tamaños de 1000 a 5000

toneladas por día, con un costo de $ 15 millones a 75 millones de dólares para la

construcción.

El disolvente utilizado en la mayoría de las plantas extractoras de aceites de

semillas alrededor del mundo es el hexano comercial, que es una mezcla

generalmente de hidrocarburos, cuyo rango de ebullición de temperatura es de

65-69 ° C. La mayoría del hexano comercial disponible contiene aproximadamente

el 65% de hexano normal, con el 35% restante de la composición que consta de

ciclopentano e isómeros de hexano. Como el vapor de hexano es tres veces más

pesado que el aire y cantidades ligeras de hexano mixtos en el aire puede crear

una mezcla explosiva, debe tenerse especial cuidado en la construcción y

funcionamiento de plantas de extracción por solvente. La National Fire Protection

Agency boletín NFPA - 36 plantas de extracción con solventes es la reconocida

guía para la seguridad en la construcción y el funcionamiento de esas

instalaciones.

47

A causa de las consideraciones de seguridad, el proceso de extracción por

solvente se construye en una instalación de proceso de preparación de la semilla.

El proceso de extracción por solvente consta de cinco unidades de procesos

estrechamente relacionados entre sí: extracción por solvente, desolventización de

grano molido, secado del grano molido y la refrigeración, destilación de miscelas y

recuperación de solventes.

El extractor hace parte del equipo en los procesos de extracción por solventes,

donde la fracción del aceite vegetal del material oleaginoso es separada de la

fracción del grano molido por la disolución de la fracción de aceite en el disolvente.

Separado el material de la oleaginosa se transporta desde el proceso de

preparación de las semillas a la extracción por solvente y entra en el proceso de

extracción por solventes. El solvente de extracción transmite el material preparado

de su entrada a su salida, con tal que el material preparado resida

aproximadamente 30 a 120 minutos de tiempo. Mientras que el material está

siendo transmitido adelante, la miscela (disolvente y solución de aceite) es lavada

a través del lecho para extraer el aceite vegetal del material.

Cada lavado de la miscela disminuye la concentración de aceite vegetal. Después

de cuatro a ocho lavados de la miscela, el material se lava una vez más con un

nuevo disolvente, terminando el proceso de extracción. Antes de las salidas de los

materiales del extractor, se permite el drenaje por gravedad para reducir su

retención de disolvente. El extracto del material gastado cae en la descarga y sale

del equipo. La miscela con la mayor concentración de aceite vegetal también sale

del equipo a un tanque de depósito de miscela.

En el proceso de extracción por solvente, la miscela se difunde en la superficie del

material oleaginoso a través de las paredes de las células del cuerpo del aceite

situados dentro de las células. La miscela rápidamente entra en solución con el

cuerpo del aceite. Como la miscela continúa entrando y va en la solución, la

48

presión interna se establece dentro de la célula y concentrada la miscela, se

difunde hacia fuera de la célula. Esta miscela concentrada se difunde a través de

las paredes de las células adyacentes y, finalmente, llega a la superficie de la

partícula.

Una vez la miscela más concentrada llega y bañan al material oleaginoso de

miscela fuera del material oleaginoso, que va rápidamente en la solución con

miscela, aumentando gradualmente su concentración. Este proceso continúa

hasta que la concentración de la miscela dentro de las células del material

oleaginoso en el entra en equilibrio con la concentración de miscela fuera de

materiales oleaginosos.

Todos los materiales oleaginosos tienen poca diferencia en la estructura celular y,

por consiguiente, un tiempo de requerimiento necesario diferente para la miscela

dentro de las células del material oleaginoso para llegar en equilibrio con la

miscela a fuera del material oleaginoso.

4.3.1.3.2.2. Empleo de la torta

La torta resultante del proceso de prensado, se molina destinándose igualmente

para la elaboración de insecticida a usar como extracto acuoso para el control de

plagas de insectos y ácaros, en forma de polvo para el control de nemátodos y,

por último, como materia prima para la elaboración de insecticida industrial a base

de extracto etanólico con un contenido aproximado de 3000 a 4000 ppm (3 a 4 g/l)

de Azadiracbtina ó concentrados con contenidos superiores de ese agente activo.

49

Cuadro Nº 2. Cantidad De Azadiractina Obtenido Usando Distintos Solventes

SOLVENTE USADO AZADIRACTIN ENCONTRADO (µg/10µl)

Etanol (95%) 2,80

Metanol / agua (85:15) 2,60

Metanol 2,19

Acetona 0,74

Etil-éter 1,28

Fuente: El Insecticida Botánico Neem, Un Control Natural Y Eficaz De Plagas:

1993

4.3.1.4. Mecanismo De Acción Del Insecticida

Las propiedades del Neem vienen basadas en el parecido que presentan sus

componentes con las hormonas reales, de tal forma que los cuerpos de los

insectos absorben los componentes del Neem como si fueran hormonas reales y

estas bloquean su sistema endocrino. El comportamiento profundamente

arraigado resultante y las aberraciones psicológicas, dejan a los insectos tan

confundidos en su cuerpo y cerebro, que no pueden reproducirse y sus

poblaciones se reducen mucho36.

Los efectos precisos de varios extractos del Neem son a veces difíciles de

concretar. La complejidad de ingredientes del Neem y sus formas de mezclarlos y

de acción tan variadas, complican en gran medida su aclaración. Pero, a pesar de

las dudas en varios detalles, se sabe bastante bien y es de sobra conocido que

varios extractos del Neem actúan en diversos insectos de diferentes maneras:

36

SAXENA, S.K. Y SAXENA, PURNIMA: El Neem en el control de nematodos: Estudio en el que se demuestra la eficacia del aceite de Neem en el control de nemátodos.1995.

50

Destruyendo e inhibiendo el desarrollo de huevos, larvas o crisálidas.

Bloqueando la metamorfosis de las larvas o ninfas.

Destruyendo su apareamiento y comunicación sexual.

Repeliendo a las larvas y adultos.

Impidiendo a larvas poner huevos.

Esterilizando adultos.

Envenenando a larvas y adultos.

Impidiendo su alimentación.

Bloqueando la habilidad para tragar (reduciendo la movilidad intestinal).

Enviando mayores errores a su metamorfosis en varios periodos de

desarrollo del insecto.

Inhibiendo la formación de quitina (material del que se compone el

esqueleto del insecto).

Impide que se realicen las mudas, necesarias para entrar en la siguiente

etapa del desarrollo, de tal forma que actúa como regulador de crecimiento

del insecto.

De todos estos efectos, se puede decir que actualmente el poder repelente es

probablemente el efecto más débil. La actividad anticomida (aunque interesante y

valiosa en gran extremo) presenta corta vida y es variable. La más importante

cualidad del Neem, es el bloqueo en el proceso de metamorfosis de la larva37.

Otras características destacables del Neem son: difícil desarrollo de resistencia

por tratarse de una mezcla de componentes bioactivos, sistémico através de las

raíces cuando se aplican al suelo, elevada biodegradabilidad, sobre todo por la

acción de la radiación U.V., con una persistencia en campo de 4-8 días y

posibilidad de sinergismo con otros productos naturales como Bacillus thurigiensis.

37

SÁNCHEZ, R. Raúl. Zoe tecno-campo: Aceite de Neem un insecticida ecológico para la agricultura. http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/Neem/neem01.htm. 2007.

51

4.3.1.5. Insectos Que Controla

Se reportan más de 200 insectos que son afectados o muestran susceptibilidad al

Neem (warthem, 1989). A continuación se mencionan algunos órdenes y plagas

agrícolas que son afectadas por los productos de Neem, así como sus efectos.

Coleóptera. Las larvas de los escarabajos, especialmente fitofagos,

coccinélidos (escarabajo mexicano del haba y escarabajo del pepino);

crisomélidos (escarabajo colorado de la papa entre otros); quienes rehúsan

a comer plantas tratadas con Neem, crecen pocos y algunos mueren por

contacto.

Díptera. Muchas especies de insecto díptero, como moscas de la fruta,

mosco del cuerno y mosca doméstica, mosca del melón, zancudos, por

ejemplo; son susceptibles a los productos del Neem.

Homóptera. Afidos (de los cítricos, del algodón, caña de azúcar), psilidos,

mosquita blanca y otros homópteros son sensibles a los productos de

Neem. La ninfa de defoliadores presenta considerable efecto antialimentario

y efectos reguladores del desarrollo.

Himenóptera. En este grupo (como minador de la hoja del abedul, hormiga

de la madera, abeja mielera), el Neem provoca efectos antialimentarios y

tiene efectos reguladores del crecimiento en los estados inmaduros.

Lepidóptero. Las larvas de lepidóptero como gusano soldado, barrenador

del fruto, gusano cogollero del maíz, gusano del tabaco, presentan una alta

sensibilidad al Neem, el cual bloquea la alimentación aunque el efecto más

importante es la interrupción del crecimiento.

Orthóptera. En defoliadores como grillos y langostas, el efecto

antialimentario es el más importante, estas especies rehúsan a comer las

52

plantas tratadas con Neem. Recientemente un nuevo efecto descubierto es

el que modifica su comportamiento gregario a formas solitarias.

Thysanoptera. El Neem es muy efectivo en ninfas de trips (trips de arroz),

que están presentes en el suelo; a los adultos los obliga a salir de sus

refugios en las plantas al provocar repelencia.

Además de las arriba mencionadas, se ha probado que el Neem también es

efectivo sobre blattodea, phasmida, phtniraptera, siphonoptera y ostracodos,

arañas y nematodos, especies nocivas de lombrices y hongos, incluyendo el

productor de aflatoxina, asperguillus flavus.

Resultados obtenidos en pruebas de campo, en plantaciones de cultivos

alimentarios en países tropicales, han demostrado los beneficios del control de

plagas a base de los derivados del Neem, han aumentado así la productividad.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha llevado a cabo con éxito ensayos

con Neem en aguas para combatir los mosquitos de la malaria.

53

5. METODOLOGÍA

5.1. Introducción Metodológica

5.1.1. Enfoque De Investigación

Según la naturaleza de los objetivos en cuanto al nivel de conocimiento que se

desea alcanzar, este proyecto tuvo un enfoque de investigación experimental

descriptiva, con resultados que se dirigen a resolver un problema concreto, en

circunstancias y características puntuales. Los ensayos y comprobaciones se

realizaron de forma práctica, con ayuda de instrumentos claves, estudio

bibliográfico y el apoyo técnico necesario en estos casos.

5.1.2. Población

Se seleccionaron los árboles sembrados de modo ornamental situados en la zona

urbana de la ciudad de Valledupar y las zonas rurales de los municipios de La Paz

y Agustín Codazzi ubicados en el Departamento del Cesar.

5.1.3. Selección de Variables

El trabajo desarrollado se dividió en tres etapas importantes: La primera fue la

caracterización fisicoquímica de la semilla molida del árbol del Neem; La segunda

la extracción del aceite de la semilla molida caracterizada; y La tercera, la

extracción del extracto de la torta o semilla desengrasada resultante de la

extracción del aceite de la semilla molida caracterizada.

54

Fue en esta última etapa donde se centró la investigación, puesto que era en este

punto donde se mediría la cantidad de extracto obtenido por medio de un solvente

etanolico. Como resultado de la revisión bibliográfica sobre los factores que

influyen en esta etapa se determinaron las variables de entrada a modificar para

medir el efecto sobre las variables de salida; además se determinó cuáles de las

variables de entrada se mantendrían constantes y cuáles no se medirían.

Como variables de entrada para el proceso de extracción del extracto con el

solvente etanolico en el equipo soxhlet, se eligió la cantidad de ml del solvente

etanolico; y como variables de salida se determinó el porcentaje de extracto

etanólico contenido en la semilla desengrasada (torta).

% Extracto Insecticida = (PI - Po) × 100

M

Po = Peso del Balón Vació

PI = Peso del Balón + Extracto Insecticida

M = Peso de la Muestra

Figura Nº 8. Modelo General Del Proceso de Extracción Del Extracto

Extracción Del

Extracto Insecticida

CE

%E

T

NR

SMD

PA

55

Variables de Entrada:

CE = Cantidad de Etanol.

Variables de Salida:

%E = Porcentaje de Extracto.

Factores Controlables:

T = Temperatura.

NR = Número de Reflujos.

SMD = Cantidad de Semilla Desengrasada (torta).

Factores Incontrolables:

PA = Presión Atmosférica (esta es la presión del medio ambiente).

De igual manera se fijaron unos factores que no se modificaron y que permanecen

constantes dentro del proceso, estos fueron: temperatura que se mantuvo entre

78-79 ºC (temperatura de ebullición del etanol), presión (atmosférica de la ciudad

de Valledupar), número de reflujos de 5 y la cantidad de muestra que fue de 10 g.

Todo esto se fijo teniendo en cuenta la bibliografía consultada y pre-ensayos

realizados antes del proceso final.

56

Cuadro Nº 3. Factores Que Se Mantienen Constantes Durante El Proceso

FACTOR NIVELES

Temperatura (ºC) 78-79º

Número De Reflujos 5

Cantidad De Muestra (g) 10

Presión atmosférica (atm) 1

5.1.4. Diseño Experimental

Para llevar a cabo la estimación del porcentaje de extracto contenido en la semilla

desengrasada del árbol del Neem, se realizaron inicialmente pre-ensayos variando

el número de reflujos y la cantidad de muestra tratada. De estos pre-ensayos se

determinó que el número de reflujos adecuados para el proceso era de 5 y la

cantidad de muestra indicada era de 10 g; esto debido al comportamiento

presentado durante los tratamientos, puesto que fue en ese número de reflujos

donde se obtuvo la mayor extracción en la muestra con menor consumo del

solvente etanol.

Teniendo en cuenta lo anterior, para el desarrollo de la investigación se planteo un

diseño experimental unifactorial o experimento con un solo factor, con 7 niveles

del factor y tres repeticiones.

Cada uno de los tratamientos se realizó por triplicado para un total de 21

tratamientos. A cada tratamiento se le determinó el porcentaje de extracto

contenido en la semilla desengrasada del árbol del Neem, valores que fueron

registrados para realizar el diseño estadístico planteado.

57

Es claro también que las variables de interferencia como cantidad de solvente,

cantidad de muestra, etc., fueron controladas, manteniendo un procedimiento

estándar previamente determinado y cuidando que se cumplieran con las mínimas

variaciones posibles. Las muestras fueron tomadas con un muestreo estadístico

adecuado, como lo es el muestreo aleatorio el cual es una técnica utilizada

comúnmente en donde las muestras son seleccionadas de tal manera que todas

las combinaciones de unidades tienen la misma probabilidad de ser elegidas como

muestra, y mantenidas en iguales condiciones, para evitar posibles efectos

negativos en los resultados de la investigación.

Cuadro Nº 4. Factores Y Niveles Definitivos Utilizados En El Diseño

Cantidad De Etanol (ml) Número De Corrida Experimental

330 1 2 3

320 4 5 6

310 7 8 9

300 10 11 12

290 13 14 15

280 16 17 18

270 19 20 21

58

5.1.5. Técnicas Utilizadas

Para el cumplimiento de los objetivos propuestos en este proyecto se midieron los

siguientes parámetros, empleando y aplicando equipos y técnicas descritas a

continuación en el cuadro Nº 5.

Cuadro Nº 5. Técnicas Utilizadas

PARÁMETRO

MEDICIÓN

DESCRIPCIÓN

MATERIALES Y

EQUIPO (S)

MÉTODO

Humedad

%

Contenido de agua

en la muestra.

Estufa,

desecador,

balanza

analítica.

Evaporación a

peso constante

Proteína

%

Contenido de

proteína bruta

presente en la

muestra.

Unidad de

digestión

Kjeldahl,

titulador

automático

Metrohm.

Kjeldahl

Extracto etéreo

%

Contenido de

grasa presente en

la muestra.

Aparato de

extracción

Soxhlet,

balones,

estufa, hexano,

desecador,

balanza

analítica.

Soxhlet

59

Fibra cruda % Contenido total de

fibra en la muestra.

Matraz de

fondo plano de

500 ml,

embudo,

estufa, horno,

desecador,

balanza

analítica.

Digestión acida

y básica

Céniza %

Contenido de

minerales totales o

material inorgánico

presente en la

muestra.

Crisoles de

porcelana,

mufla,

desecador,

balanza

analítica.

Calcinación

pH

-

Grado de acidez o

basicidad de la

muestra

pH Meter. Potenciometría

Acidez %

Cantidad de acido

presente en la

muestra

Titulador

automático. Titulación

Densidad

g/ml

Relación entre

Masa de un cuerpo

y el volumen que

ocupa

Picnómetro,

balanza

analítica.

Picnometria

60

5.2. Procedimiento Experimental

5.2.1. Selección De La Muestra

Las muestras se tomaron de forma manual y de modo aleatorio del fruto del árbol

del Neem de tres zonas diferentes del departamento el Cesar:

Zona urbana de la ciudad de Valledupar.

Zona rural del municipio Agustín Codazzi.

Zona rural del municipio La Paz.

Figura Nº 9. Mapa Del Departamento Del Cesar Con Los Sitios De Recolección

De La Muestra

61

Estas muestras se tomaron de forma aleatoria, recogiendo los racimos enteros y

cortándolos desde la parte de conexión con la planta. La recolección dependió

mucho de las condiciones en las cuáles se encontraba el fruto. Se seleccionaron

aquellos frutos que no tenían daños físicos, ni signos de enfermedades, ni golpes,

ni magulladuras, con coloración externa homogénea y que se encontraran listos

para ser cosechados (los frutos que estuvieran maduros).

5.2.2. Acondicionamiento Del Fruto

En esta etapa se realizó un lavado de los frutos con agua potable para liberarlos

de residuos que afectaran o dañaran su estado físico y además se humedeció el

cuerpo carnoso o pulpa del fruto para facilitar el proceso de despulpado que se

realizó de forma manual.

Posteriormente la semilla se sometió a un proceso de secado a una temperatura

de 70ºC durante un tiempo de 6 horas, para una mejor conservación durante el

almacenamiento, así como eliminar la humedad presente y seguir con el desarrollo

de las próximas etapas. En este proceso de secado se obtuvieron porcentajes de

humedad (8 – 12%).

Esta semilla secada se sometió a molienda en un molino eléctrico y luego se

tamizo, obteniendo partículas homogéneas de un diámetro de 1 a 2 mm (Martínez

C. – Pavón).

5.2.3. Determinación De Características Fisicoquímicas De La Semilla Molida

En esta etapa, a la semilla molida, se le realizó un análisis proximal en el cual se

determinaron parámetros como: proteína, grasa, humedad, ceniza y calcio,

utilizando el método de análisis proximal de Weende; que consiste en el conjunto

62

de determinaciones que se realizan para describir la composición nutritiva de una

sustancia alimenticia que pueda reducirse al estado de harina38. Además se

determino el pH, acidez, y la conductividad. Teniendo en cuenta las

recomendaciones reportadas por la A.O.A.C. (Association of Official Analytical

Chemists).

5.2.4. Extracción De Aceite

Una vez se determinaron las características de la semilla molida del árbol de

Neem se realizó la extracción del aceite tomando una cantidad de semilla molida

secada.

El método de extracción utilizado fue por solvente (hexano), a través de un

extractor soxhlet, esto basándonos en la teoría antes revisada (Espinosa R. y

Martínez J.).

En cuanto al montaje en el equipo soxhlet, este se fundamento en el principio de

transferencia de masa, debido a las propiedades del solvente y la muestra en

estudio, en el cuál el material oleaginoso entra en contacto con el disolvente a

través de un medio filtrante y ambas fases sólido – solvente, entran en contacto

intimo y el soluto o los solutos se difunden desde el sólido a la fase líquida, lo que

permite una separación de los componentes originales del sólido en este caso el

aceite, esto es lo que se conoce comúnmente con el nombre de lixiviación liquido-

sólido39.

Este proceso se manejo por medio de la Norma Técnica Colombia (NTC) 235 de

1998. El hexano es un reactivo de grado analítico y fue adquirido de Distrumedica 38

BERNAL, I. Análisis de alimentos. Bogotá: Guadalupe Ltda., 1994. 39

GEANKOPLIS, C. J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. 3ª Edición Compañía Editorial Continental, S.A. de C.V. México, D.F. 1998. p. 461.

63

S.A. de marca MERCK. Este aceite fue extraído solo con fines de determinar las

características fisicoquímicas que presenta.

Para la determinación de los tiempos, la temperatura y la cantidad de reflujos se

siguió la recomendación expuesta en la tesis extracción y caracterización del

aceite crudo de higuerilla (ricino communis) hibrido variedad mamona brasilera,

cultivado en el copey - cesar, y a pre-ensayos realizados por los investigadores

en las instalaciones del Centro de Investigación para el Desarrollo de la Ingeniería

(C.I.D.I) de la Universidad Popular del Cesar.

La Figura Nº10, permite observar el montaje de extracción de grasa en el equipo

soxhlet que se empleó en el proceso.

Figura Nº 10. Montaje De Extracción De Grasa En Equipo Soxhlet

64

5.2.5. Determinación De Características Fisicoquímicas Del Aceite

Para esta fase del proyecto se determinaron las características fisicoquímicas del

aceite extraído anteriormente, realizándole análisis de densidad, color, acidez, pH

y punto de saponificación; Para estos análisis se tuvieron en cuenta las normas

NTC.336 de 1999, NTC.335 de 1998 y NTC.218 de 1999, y además las técnicas

recomendadas por la AOAC (Association of Official Analytical Chemists).

Figura Nº 11. Aceite Extraído De La Semilla Molida Del Árbol Del Neem

5.2.6. Determinación De Características Fisicoquímicas De La Torta

La semilla desengrasada o torta es el sólido restante de la extracción del aceite,

también fue analizada y los parámetros determinados fueron: pH, color, acidez,

alcalinidad, % de proteína, fibra y ceniza. El análisis de estos parámetros se

realizó como indicador de los cambios de la semilla durante todo el proceso de

extracción del extracto presente en la torta o semilla desengrasada y que tiene

propiedades como insecticida. La normalización de los parámetros fisicoquímicos

más importantes se llevo a cabo de acuerdo a las determinaciones según el

método determinado por la AOAC 981.12/90 y adaptado por Bernal 199340.

40

Ibid. p. 104-107.

65

5.2.7. Extracción Del Extracto Presente En La Torta

Después de haber extraído el aceite, de determinar sus características y las de la

torta, se procedió a extraer el extracto presente en la torta. Este procedimiento se

llevo a cabo utilizando el método propuesto por Larson (1985). Este método

plantea la utilización de un solvente (etanol) para arrastrar el extracto en el

extractor soxhlet. El montaje que se ejecuto en el equipo soxhlet es un principio de

transferencia de masa llamado lixiviación líquido-sólido. El etanol utilizado es de

grado comercial, con un porcentaje del 96% de pureza.

Se realizaron ensayos preliminares para determinar: la cantidad de muestra, la

cantidad de reflujos y la cantidad de solvente a utilizar. Buscando con esto la

optimización del proceso en cuanto a máxima extracción y bajo volumen de

solvente empleado. Estos porcentajes se determinaron llevando hasta

evaporación a Peso Constante. La Figura N° 12 permite visualizar el montaje

empleado en el proceso de Extracción Del Extracto Presente En La Torta.

Además se determinó por medio de un diseño experimental el efecto de las

variables consideradas durante el proceso de extracción.

Figura Nº 12. Extracción Del Extracto Presente En La Torta

66

Una vez se obtiene el extracto de la torta, esta queda convertida en un sólido o

bagazo al cual se llamó Sólido Agotado. A este sólido agotado, se le midieron

pH, porcentaje de fibra y de proteína.

5.2.8. Análisis Fisicoquímico Del Extracto De La Torta

Para la caracterización fisicoquímica del extracto de la torta o de la semilla

desengrasada, se empleó cromatografía de gases acoplada a masas. Este

análisis se realizó en el Laboratorio de Cromatografía de la Universidad Industrial

de Santander (UIS), utilizando la técnica de cromatografía de gases con detector

selectivo de masas (GC-MS), operando en el modo de barrido completo de radio

frecuencia (full scan).

Como complemento en la caracterización fisicoquímica, también se realizó un

análisis para determinar la cantidad de Azadiractina presente en el extracto

obtenido de la semilla desengrasada del árbol del Neem. Este análisis fue

realizado con la técnica de Cromatografía Líquida de alta resolución HPCL en la

Universidad Nacional De Colombia Sede Medellín.

Además se le realizó al extracto análisis de densidad, acidez, pH, color,

alcalinidad, teniendo en cuenta las normas técnicas recomendadas por la AOAC

(Association of Official Analytical Chemists).

67

6. RESULTADOS Y ANÁLISIS

En esta sección se presentan los resultados de la metodología llevada a cabo en

la ejecución del proyecto, y se hace un análisis de estos.

6.1. Caracterización Proximal De La Semilla Molida Del Árbol Del Neem

En el Cuadro Nº 6, se muestran los resultados de las características

dimensionales realizadas a la semilla. Cada una de las pruebas se realizó

teniendo en cuenta las respectivas técnicas.

Cuadro Nº 6. Características Dimensionales De La Semilla Del Neem

Semillas

Masa (g) Largo (cm) Ancho (cm)

Promedio 0.85 1.5 0.65

Fuente: Investigadores, 2008.

Para la caracterización de la semilla fue necesario un pretratamiento del fruto,

despulpado, secado y una posterior molienda y tamizado, para poder tener

partículas homogéneas (1 – 2 mm), lo cual permite que el contacto con el solvente

optimice la extracción.

En el Cuadro Nº 7, se muestran los resultados de la caracterización fisicoquímica

que se le realizo a la semilla Molida del árbol el Neem. Todos los análisis se

realizaron por triplicado, en el Centro de Investigación para el Desarrollo de la

Ingeniería (C.I.D.I) de la Universidad Popular del Cesar. Los análisis realizados

68

fueron: humedad, ceniza, proteína bruta, extracto etéreo, fibra cruda y calcio.

Además de esto se le realizaron otros análisis de pH, acidez y conductividad.

Cuadro Nº 7. Características Fisicoquímicas De La Semilla Molida Del Árbol Del

Neem

PARÁMETRO PROMEDIO

% Humedad 8.50

% Proteína 19.95

% Extracto Etéreo 18.02

% Ceniza 3.03

% Fibra Bruta 24.81

% Acidez (Acido

Oleico) 0.20

pH 5.66

Conductividad (µs/cm) 1730

Calcio (ppm) 1.914

Fuente: Investigadores

Los datos obtenidos en la caracterización fisicoquímica de la semilla molida del

árbol del Neem, presentaron un alto contenido de proteína y fibra bruta, resultado

que al ser comparado con otros trabajos realizados, en Venezuela por Carlos

Romero y Maritza Vargas en la Universidad de Carabobo-Venezuela, mantienen

una concordancia en las concentraciones obtenidas. De igual forma, en los demás

69

parámetros evaluados se encontraron diferencias y similitudes con los rangos

reportados en la literatura. Es así como, los porcentajes de ceniza y de extracto

etéreo, fueron más bajos, respecto a los reportados por Romero C. y Vargas M.

en 2005, lo que se atribuye a las condiciones de trópico-seco que presenta

nuestra región y a la textura del suelo. En cuanto al porcentaje de humedad, este

se disminuyo para tener mejores condiciones de trabajo durante el proceso y en el

almacenamiento.

6.2. Extracción Y Características Fisicoquímicas Del Aceite De La Semilla

Molida Del Árbol Del Neem

Para la extracción y caracterización fisicoquímica del aceite de la semilla molida

del árbol del Neem se describieron los resultados obtenidos a partir del desarrollo

experimental de este trabajo y que permitieron establecer una optimización del

proceso de extracción de aceite de la semilla molida del árbol del Neem.

Con esta extracción se pudo observar y determinar por medio de pre-ensayos y

otros trabajos realizados de extracción de aceite de semillas oleaginosas que el

número indicado de reflujos para el experimento de extracción en el equipo soxhlet

era cuatro, teniendo constante la cantidad de muestra (40 g) y la temperatura (60 -

63ºC). Para cada reflujo el tiempo de extracción fue de aproximadamente de 90

minutos; esto nos muestra la influencia en el número de reflujos en el porcentaje

de grasa extraído.

Se extrajo la cantidad necesaria de aceite para determinar cada una de las

características fisicoquímicas.

En el Cuadro Nº 8, se presenta un paralelo de comparación en el cual aparecen

registrados los análisis fisicoquímicos que se le realizaron al aceite en este estudio

70

comparándolos con los obtenidos por Romero C. y Vargas M. en la Universidad de

Carabobo-Venezuela en 2005.

Cuadro Nº 8. Características Fisicoquímicas Del Aceite De La Semilla Del Árbol

Del Neem

PARÁMETRO

PROMEDIO

(Investigadores,

2008)

PROMEDIO

(Romero C. y

Vargas M. en

2005)

Densidad (g/cm3) 0.86 0.94

% Acidez (Ácido

Oleico)

0.44 0.22

Punto De

Saponificación

191.18 195

Color Amarillo Amarillo

pH 5.14 -

Se puede analizar que los resultados obtenidos tienen muchas similitudes con los

obtenidos en Venezuela por Romero C. y Vargas M. en 2005. El valor de acidez

establece la cantidad de ácidos grasos originados por la lipólisis de los triglicéridos

que forman al aceite; en este sentido, se afirma que el aceite de Neem evaluado

no ha experimentado hidrólisis acentuada, por lo que la presencia de ácidos

grasos libres es alta, lo cual está relacionado con el bajo contenido de humedad

de la semilla y del buen proceso realizado. El valor de acidez libre (0,44 g de ácido

71

oleico/100 g de aceite) estuvo dentro de los límites establecidos por la Normativa

Técnica Colombiana (NTC) para aceites vegetales. En cuanto a los valores de

punto de saponificación, densidad y color son bastante parecidos a los reportados

por la literatura sobre todo por Romero C. y Vargas M. en 2005.

6.3. Características Fisicoquímicas De La Semilla Desengrasada O Torta Del

Árbol Del Neem

Para la determinación de las características fisicoquímicas de la Torta de la

semilla del árbol del Neem se tuvieron en cuenta los parámetros más importantes,

arrojándonos que la Torta de semillas del Neem, tienen un alto porcentaje de

proteína y fibra Bruta, lo que es muy interesante ya que podría ser utilizada como

un subproducto nutritivo. Los otros parámetros analizados, observados en el

Cuadro Nº 9, nos arrojaron condiciones aceptables de la Torta o semilla

desengrasada, observando que la acidez disminuyo con relación a la semilla sin

desengrasar, esto por el hecho que ya el aceite no se encuentra presente y este

contiene altos índices de acidez. El porcentaje de ceniza aumento un poco con

relación a la semilla sin desengrasar, lo que nos indica que hay mas concentración

de minerales; por otro lado el pH disminuyo porque ya no hay aceite en la semilla

molida.

Cuadro Nº 9. Características Fisicoquímicas De La Semilla Desengrasada o

Torta Del Árbol Del Neem

PARÁMETRO PROMEDIO

% Proteína 21.70

% Fibra Bruta 32.07

72

Alcalinidad (ppm Ca) 11.71

% Cenizas 3.28

% Acidez (Ácido

Oleico)

0.10

pH 5.23

Color Marrón

Calcio (ppm) 1.886

Fuente: Investigadores, 2008.

6.4. Extracción Del Extracto Presente En La Torta

A continuación se detallan los tratamientos ejecutados a la semilla molida

desengrasada del árbol del Neem. Se mantuvieron constantes la temperatura, la

cantidad de muestra y el número de reflujos.

Cuadro Nº 10. Tratamientos A La Semilla Molida Desengrasada Del Árbol Del

Neem

Secuencia Número De Corrida Cantidad De Etanol

(ml)

1 4 300

2 17 310

3 9 320

73

4 13 280

5 1 330

6 18 300

7 7 270

8 5 290

9 10 310

10 20 280

11 19 290

12 15 330

13 2 320

14 11 300

15 21 270

16 3 310

17 16 320

18 12 290

19 6 280

20 8 330

21 14 270

74

En el siguiente cuadro se observa cada uno de los resultados de los tratamientos

que se realizaron para la obtención del extracto presente en la semilla

desengrasada del árbol del Neem. También se observa que el mayor porcentaje

de extracto se obtiene con 300 ml de etanol.

Cuadro Nº 11. Datos Finales Del Experimento Del Porcentaje De Extracto

Presente En La Semilla Desengrasada Del Árbol Del Neem

Cantidad De Etanol

(ml)

Observaciones

1 2 3

Total Promedio

330 23.97 23.92 23.91 71,80 23,9333

320 25,03 25.10 24.98 75,11 25,0367

310 26.56 26.80 26.67 80,03 26,6767

300 28.89 28.85 28.83 86,57 28,8567

290 25.68 25.78 25.70 76,16 25,72

280 23.77 23.80 23.76 71,33 23,7767

270 22.46 22.39 22.42 67,26 22,4233

528,26 25.2033

6.4.1. Análisis De Varianza Para El Diseño Unifactorial

Con la ayuda del software estadístico Statgraphics 5.1, se realizó el análisis de

varianza ANOVA para el diseño unifactorial con tres repeticiones planteado.

75

Cuadro Nº 12. Análisis De Varianza Del Porcentaje De Extracto Presente En La

Torta

Fuente

De

Variación

Suma De

Cuadrados

Grados

Libertad

Media De

Cuadrados Fo F Tabla

CE 81,5669 6 13,5945 3884,14 0,0000

Error

Total

0,049

81,6159

14

20

0,0035

Del análisis de varianza se puede observar claramente que la media de los

cuadrados entre tratamientos (13,5945) es mucho mayor que la media de

cuadrados dentro de los tratamientos (0,0035), lo que indica que es improbable

que las medias de tratamientos sean iguales, por tal razón al calcular Fo y

compararla con las F de tabla, esto es 3884,14 > 0,0000 al 5%, lo que hace

concluir que existen diferencias significativas entre las medias de las seis variables

al 95% de confiabilidad.

Para determinar exactamente cuál de ellas es diferente, se realizó una

comparación entre las medias de los tratamientos por el método de mínima

diferencia significativa, ya que es una prueba muy eficiente para detectar

diferencias verdaderas en las medias.

76

Cuadro Nº 13. Método De La Mínima Diferencia Significativa (LSD)

Método: 95,0 % LSD

% Extracto Datos Media Grupos Homogéneos

270 3 22,4233 X

280 3 23,7767 X

330 3 23,9333 X

320 3 25,0367 X

290 3 25,72 X

310 3 26,6767 X

300 3 28.8567 X

Contrastes Diferencia Limites +/-

330 – 320 *-1,10333 0,103603

330 – 310 *-2,74333 0,103603

330 – 300 *-4,92333 0,103603

330 – 290 *-1,78667 0,103603

330 – 280 *0,156667 0,103603

330 – 270 *1,51 0,103603

320 – 310 *-1,64 0,103603

320 – 300 *-3,82 0,103603

320 – 290 *-0,683333 0,103603

320 – 280 *1,26 0,103603

77

320 – 270 *2,61333 0,103603

310 – 300 *-2,18 0,103603

310 – 290 *0,956667 0,103603

310 – 280 *2,9 0,103603

310 – 270 *4,25333 0,103603

300 – 290 *3,13667 0,103603

300 – 280 *5,08 0,103603

300 – 270 *6,43333 0,103603

290 – 280 *1,94333 0,103603

290 – 270 *3,29667 0,103603

280 – 270 *1,35333 0,103603

* Denota Una Diferencia Significativa.

En el cuadro Nº 13 se muestra un procedimiento de comparación múltiple para

determinar las medias que son significativamente diferentes unas de otras. La

mitad inferior de la salida muestra la diferencia estimada entre cada par de

medias. El asterisco (*) que se encuentra al lado de los 21 pares, indica que éstos

muestran diferencias estadísticamente significativas a un nivel de confianza

95,0%. En la parte superior del cuadro, se identifican 7 grupos no homogéneos

según la alineación del signo X en la columna. El método actualmente utilizado

para discernir entre las medias es el procedimiento de las menores diferencias

significativas de Fisher (LSD). Con este método, hay un 5,0% de riesgo de

considerar cada par de medias como significativamente diferentes cuando la

diferencia real es igual a 0.

78

Figura Nº 13. Graficas De Las Medias Al 95% Con LDS

En la Anterior Figura se puede observar de una manera ilustrada que

evidentemente los porcentajes de Extracto etanólico de la semilla desengrasada

del árbol del Neem varían uno con respecto del otro. Cuando la cantidad de etanol

llega a un punto de 300ml (punto óptimo), es en donde la cantidad de extracto

soluble en etanol se satura o el solvente llega hasta la máxima capacidad de

adsorber el extracto y por ello cuando se le adiciona más cantidad de etanol este

comienza a disminuir ya que no tiene más extracto que solubilizar.

6.4.2. Método De Análisis De Media

Utilizando la tabla de medias se determino el error estándar entre estas para

conocer los límites más bajos y más altos alrededor de la media de cada

tratamiento. En el siguiente cuadro se muestra estos datos:

79

Cuadro Nº 14. Medias Con El 95% De Confianza Entre Intervalos LSD

Método: 95,0 % LSD

Error Estándar

Datos Frecuencia Media (s Agrupada) Limite Inf. Limite Sup.

330 3 23,9333 0,054292 23,851 24,0157

320 3 25,0367 0,054292 24,9543 25,119

310 3 26,6767 0,054292 26,5943 26,759

300 3 28,8567 0,054292 28,7743 28,939

290 3 25,72 0,054292 25,6377 25,8023

280 3 23,7767 0,054292 23,6943 23,859

270 3 22,5367 0,054292 22,4543 22,619

Total 21 25,2195

En este cuadro se muestra la media para cada columna de datos. También

muestra el error estándar de cada media, que es la medida de su variabilidad en la

muestra. El error estándar (s) es el resultado de dividir la desviación típica

agrupada por la raíz cuadrada del número de observaciones en cada nivel. De

esta tabla se puede observar los límites inferiores y superiores que presentan los

tratamientos de acuerdo al valor calculado alrededor de su media. Los intervalos

mostrados actualmente se basan en el procedimiento de las menores diferencias

significativas de Fisher (LSD). Se construyen de tal manera que si dos medias

son iguales, sus intervalos tendrá un intervalo de confianza del 95,0%.

80

Figura Nº 14. Análisis De Las Medias

En la Figura Nº 14 se puede observar como las medias de los tratamientos con

330ml, 320ml, 280ml y 270ml de cantidad de etanol se encuentran por debajo de

la media de las medias de los tratamientos, dejando ver de una manera mas

detallada que el tratamiento con 310ml, 300ml y 290ml de cantidad de Etanol son

los que producen un mejor resultado, estando estos distante de los otros

resultados en especial con el tratamiento de 300ml, además en las rayas rojas se

ven representados los limites máximos y mínimos de la media de las medias y aun

la media del tratamiento con 300ml es superior al limite máximo calculado (28.85 >

25.37).

Por lo tanto, teniendo en cuenta los resultados arrojados por el diseño y ensayos

realizados, se escogió trabajar con 300ml de etanol en la cámara de reflujo,

manteniendo constante la cantidad de muestra y temperatura. Al extracto obtenido

se le realizaron diferentes determinaciones fisicoquímicas y un perfil de

componentes. También se le realizo una determinación de la cantidad de

Azadiractina (Compuesto activo del Neem) por medio de cromatografía liquida de

alta resolución (HPLC).

81

6.5. Características Fisicoquímicas Del Extracto Presente En La Torta

En el análisis realizado por Cromatografía de Gases (GC) se identificaron los

compuestos presentes con base en sus espectros de masas, usando la base de

datos de NIST, Wiley y Adams. En el Cuadro Nº 10 se reportan la identificación y

la cantidad relativa (%) de los componentes presentes en el extracto etanólico de

la semilla desengrasada del árbol del Neem. Este extracto también fue analizado

en modo de barrido completo de radiofrecuencia (full scan).

Cuadro Nº 15. Cantidad Relativa (%) De Los Componentes Presentes En El

Extracto Etanólico De La Semilla Del Árbol Del Neem

Nº

Pico

tR,

min Identificación

Cantidad Relativa

%

1 11,27 2,3 - Butanodiol 2,60

2 12,99 Furfural 2,72

3 26,29 3-Hidroxi-2,3-dihidromaltol 9,09

4 29,50 5-Hidroximetil-2-furancarboxaldehído 77,10

5 50,73 Ácido hexadecanoico 1,26

6 51,46 Ácido octadecanoico + hexadecanoato

de etilo 4,26

7 54,29 Ácido octadecenoico 2,96

82

El análisis realizado por Cromatografía Líquida de alta resolución HPCL identificó

el contenido de azadiractina expresado en porcentaje. Para esta identificación el

Laboratorio de Análisis Instrumental de la Universidad Nacional De Colombia Sede

Medellín utilizó dos metodologías. El método 1 fue tomado de la tesis de maestría

“Efecto antialimentario de los extractos de suspensiones celulares de

Azadirachta indica sobre Spodoptera frugiperda J.E. Smith en condiciones

de laboratorio” Jacqueline Capataz Tafur et al y el método 2 fue tomado del

artículo “Determinación de azadirachtina por cromatografía líquida de alta

eficiencia (HPLC) en semillas del árbol del Neem (A. indica) cultivadas en

Colombia”. Vitae. Revista de la Facultad de Química Farmacéutica. Universidad

de Antioquia. Vol 9 Número 1. Año 2002. Págs. 59-63.

De acuerdo al método 1, la Azadirachtina presente debía aparecer a los 4.8

minutos y según el método 2 ésta debía salir a los 9.14 minutos. El cromatograma

1 presento que al inicio del informe no registra un pico característico en el tiempo

estipulado. Esto debido a que no se había completado la extracción total de

Azadiractina del extracto enviado. Por consiguiente fue necesario que el

laboratorio completara la extracción utilizando como base el artículo

“Determinación de azadirachtina por cromatografía líquida de alta eficiencia

(HPLC) en semillas del árbol del Neem (A. indica) cultivadas en Colombia”.

Vitae. Revista de la Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia.

Vol 9 Número 1. Año 2002. Págs. 59-63. Lo anterior permitió que el cromatograma

2 mostrara un pico característico de la Azadirachtina proporcionando un

porcentaje de área de 20.1620% y un contenido de Azadirachtina expresada en un

porcentaje del metabolito activo del 0.25% (± 0.01%).

83

Figura Nº 15. Cromatograma Para Extracto De Semilla Del Árbol Del Neem

Empleando El Método 2.

El intervalo de concentración de Azadiractina en las muestras analizadas de

semilla de Neem en el departamento del Cesar es inferior si se compara con datos

reportados41 de la localidad de Girardot (0.29%), Indonesia (0.47%), Nicaragua

(0.47%), Togo (0.40%) e India (0.35%) y es superior a regiones como Nigeria

(0.15%) y Sudan (0.19%).

También se realizaron pruebas fisicoquímicas al extracto obtenido de la Torta o

semilla desengrasada de Neem. Estos resultados se muestran el siguiente cuadro:

41

Schmutterer H. Natural Pesticidas From The Neem Tree (Azadirachta Indica A. Juss) and Other Tropical Plants. Third International Neem Conference. Nairobi, Kenya. 1986, Pag. 157 – 160.

84

Cuadro Nº 16. Características Fisicoquímicas Del Extracto Presente En La Torta

PARÁMETRO PROMEDIO

Densidad (g/cm3) 1.135

% Acidez (Ácido

Oleico)

3.843

Alcalinidad (ppm Ca) 20.94

pH 4.51

Color Vinotinto

Fuente: Investigadores

6.6. Características Fisicoquímicas Del Sólido Agotado

El sólido agotado es aquel bagazo que queda después de haber extraído el aceite

y el extracto de las semillas molidas del árbol del Neem. A este bagazo se le

realizaron una serie de análisis para determinar que se podría hacer

agroindustrialmente con él; arrojándonos que este contiene altos porcentajes de

fibra y proteína lo que nos indica que podría ser utilizado para realizar un

subproducto nutricional para la industria animal.

En cuanto al análisis de pH este se presento más alto que el de la semilla molida y

Torta, lo que es bueno ya que se puede trabajar con concentraciones de

hidrógenos que tienden más a la neutralidad. En el cuadro No. 15 se presentan

algunas características analizadas en el sólido agotado.

85

Cuadro Nº 17. Características Fisicoquímicas Del Sólido Agotado

PARÁMETRO PROMEDIO

% Fibra Bruta 42.69

% Proteína 20.3

pH 5.90

Fuente: Investigadores

86

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En este trabajo se obtuvieron datos experimentales de las semillas del árbol

del Neem sembrados en los municipios de Valledupar, La Paz y Agustín

Codazzi del departamento del Cesar, como parte del deseo de estimular el

aprovechamiento de la naturaleza como equilibrador de ella misma,

estableciendo información previa que permita mirar la viabilidad de la

utilización de este árbol como fuente natural para el desarrollo como

biocida.

El fruto del árbol de Neem presento características dimensionales similares

a las encontradas en otras partes del mundo. El estudio realizado se

presento con el fin de conocer con claridad las diferencias que pudieran

tener estos frutos con relación a los de otras partes.

El buen tratamiento en el almacenaje de la semilla molida contribuye a

optimizar el desarrollo de la investigación, pues da una mejor confiabilidad

y exactitud en las mediciones del proceso, cuyos resultados así reflejan con

claridad la calidad de estos estudios.

Por medio de la determinación de las características fisicoquímicas de la

semilla del árbol del Neem se pudo establecer que los resultados obtenidos

se encuentran dentro de los datos reportados de C. Romero y M. Vargas en

2005, es decir, no presentaron diferencias significativas, con la excepción

de los porcentajes de extracto etéreo y cenizas. No obstante es primordial

observar que estas características fisicoquímicas dependen mucho del tipo

de suelo, medio ambiente y climatología que presente la zona de estudio.

87

Por otro lado la extracción del aceite por medio de solvente (hexano) se

realizó a través de un sistema que presenta un montaje en el equipo soxhlet

en el que se pueden controlar sin ningún problema algunas variables que

afectan este tipo de extracción (Cantidad de Muestra, Número de reflujos y

Temperatura); sin embargo, se recomienda otros sistemas en los que la

cantidad de muestra no este en contacto con el solvente (Anhídrido

Carbónico (C02) con presión) para no obtener en el aceite y la semilla

desengrasada o torta residuos de solvente.

El aceite presento características similares a los de otros trabajos de

investigación realizados, pero en cuanto a su rendimiento este disminuyo,

presentando un porcentaje de aceite del 18.02%. En comparación a

extracciones realizadas a otras semillas oleaginosas este porcentaje es

alto, lo que hace viable la utilización del aceite para el aprovechamiento

agroindustrial. El bajo rendimiento de esta semilla en la zona de estudio

puede deberse a causas climatológicas y al tipo de suelo que presenta esta

zona de nuestro país.

Se presenta el aceite del árbol del Neem, a través de las pruebas

fisicoquímicas realizadas, como una alternativa para un potencial uso en la

industria de los jabones, por el alto punto de saponificación que este aceite

presenta.

La semilla desengrasada o torta presenta altos porcentajes de proteína

(21.7%) y fibra cruda (42.69%). Se puede evaluar el incluirla en las dietas

para animales, aves y medir sus efectos en el desarrollo de estos. Es fácil

almacenarla y su calidad no se pierde en la misma, tampoco es susceptible

de ser atacado por hongos.

88

Para la extracción del extracto presente en la semilla desengrasada o torta

del árbol del Neem por medio de solvente etanólico, se presenta un sistema

sencillo en el que se pueden controlar sin ningún problema la mayoría de

variables que afectan este tipo de extracción (Cantidad de muestra,

cantidad de solvente, numero de reflujos y temperatura); sin embargo, se

recomienda otros sistemas en los que se puedan controlar de igual manera

otras variables (agitación, presión) que puedan aumentar la velocidad de

extracción y el rendimiento del extracto etanólico.

En cuanto al rendimiento del extracto etanólico obtenido de la torta por

medio del montaje en el equipo soxhlet, se pudo observar que trabajar con

cantidades de etanol al 96% de 310ml y 290ml pueden ser rentable dado

las grandes cantidades de extracto que se pueden obtener, sin embargo se

puede concluir que lo ideal para trabajar con el montaje en el equipo soxhlet

es con una cantidad de etanol al 96% de 300ml con 10g de muestra. Se

recomienda trabajar con temperaturas que no sean superiores al punto de

ebullición del etanol, ya que esto puede incurrir en daños en las sustancias

activas que el extracto presenta.

La concentración de la cantidad de Azadiractina en el departamento del

Cesar fue de 0.25%, intervalo de concentración mayor si se compara con

datos reportados en regiones como Nigeria (0.15%), y Sudan (0.19%), y es

inferior a Indonesia (0.47%), Nicaragua (0.47%), Togo (0.40%) e India

(0.35%). En Colombia – Girardot, se obtuvo una concentración del 0.29%.

Esto se debe a las condiciones climáticas y propiedades del suelo de un

nuestra región, por otro lado se recomienda que se estudie la cantidad de

Azadiractina que presentan estas semillas de otras partes del país y que se

apliquen a nivel de campo observar su efecto antialimentario sobre

diferentes insectos y plagas de cultivos.

89

Por otra parte el estado de madurez en que se recolecte el fruto es ideal

para una buena producción de Azadiractina, por eso se deben recolectar

los frutos más o menos a los 120 a 130 días después de la floración cuando

estos completen su estado de madurez fisiológica, ya que es aquí donde se

produce mayor cantidad de este compuesto activo.

En futuras investigaciones se recomienda hacer pruebas de campo, para

ver el efecto de los extractos etanolicos en condiciones reales de

aplicación. También se sugiere continuar con la búsqueda de los

compuestos químicos en extractos de las semillas de árbol del Neem

(Azadirachta indica), a fin de incluirlos en control integrado de plagas.

90

8. BIBLIOGRAFÍA

AHMED, S., C. MITCHELL, Y SAXENA R. Renewable Resource Utilization For

Agriculture And Rural Development And Environmental Protection: Use Of

Indigenous Plant Material For Pest Control By Limited Resource Farmers. Planning

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94

ANEXOS

95

ANEXO A. Fotografías De Todo El Proceso De Caracterización De Los

Extractos De La Semilla Del Árbol Del Neem En El Departamento Del Cesar

96

97

98

99

100

Anexo B. Determinación De La Composición Química De Un Extracto

Etanólico, Por Cromatografía De Gases Con Detector Selectivo De Masas

(GC-MC)

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105

106

ANEXO C. Determinación Azadiractina Del Extracto Etanólico, Por

Cromatografía Líquida De Alta Resolución HPCL

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108

109

110

Anexo D. Nombre Químico (IUPAC), Estructura, Uso Y Toxicidad Para El Organismo Y El Medio Ambiente