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ESTUDIO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO (Nicotiana tabacum) Y DE LAS METODOLOGÍAS DE EXTRACCIÓN, EN LA DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE ATRACCIÓN O REPELENCIA SOBRE Macrociphum rosae MAURICIO GUTIÉRREZ CAYÓN JORGE ROBLES CAMARGO Ph.D. Director del trabajo TRABAJO DE GRADO Presentado como requisito parcial para optar al título de BIÓLOGO PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA DE BIOLOGÍA Bogotá D. C. Febrero, 2002

ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

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ESTUDIO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO (Nicotiana tabacum) Y DE

LAS METODOLOGÍAS DE EXTRACCIÓN, EN LA DETERMINACIÓN

DE LA ACTIVIDAD DE ATRACCIÓN O REPELENCIA

SOBRE Macrociphum rosae

MAURICIO GUTIÉRREZ CAYÓN

JORGE ROBLES CAMARGO Ph.D.

Director del trabajo

TRABAJO DE GRADO

Presentado como requisito parcial

para optar al título de

BIÓLOGO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE CIENCIAS

CARRERA DE BIOLOGÍA

Bogotá D. C.

Febrero, 2002

Page 2: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

NOTA DE ADVERTENCIAArticulo 23 de la Resolución N° 13 de julio de 1946: “La universidad no se

hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus tesis

de grado”

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ESTUDIO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO (Nicotiana tabacum) Y DELAS METODOLOGÍAS DE EXTRACCIÓN, EN LA DETERMINACIÓN

DE LA ACTIVIDAD DE ATRACCIÓN O REPELENCIA SOBRE Macrociphum rosae

MAURICIO GUTIÉRREZ CAYÓN

________________________________________JORGE ROBLES CAMARGO Ph.D.

Biólogo, Director del trabajoDepartamento de Química

________________________________________NATALIA RUIZ Ph.D. (Jurado)Bióloga, Facultad de Biología

Universidad Nacional de Colombia

________________________________________MIGUEL SERRANO Ph.D. (Jurado)Biólogo, Facultad de Agronomía

Universidad Nacional de Colombia

________________________________________ÁNGELA UMAÑA MUÑOZ M.Phil.

Decana Académico de la Facultad de Ciencias

________________________________________LUZ MERCEDES SANTAMARÍA

BiólogaDirectora de la Carrera de Biología

Page 4: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Quiero dedicarle este trabajo a todos aquellos que creyeron y creen en mi;

pero en especial a Patricia y Alfredo (mis padres) que me ayudaron y

apoyaron de diferentes formas y en distintas ocasiones; al loco de Paco que

también me dio su apoyo durante mis estudios; y especialmente a Dios.

“El corazón del entendido adquiere sabiduría; y el oído de los sabios busca

la ciencia”

Proverbios 18:15

“Hermanos, yo mismo no pretendo haberlo alcanzado ya; pero una cosa

hago: olvidando ciertamente lo que queda atrás, y extendiéndome a lo que

está adelante,”

Filipenses 3:13

Page 5: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer a todos los integrantes del Departamento de Química que

me dieron el apoyo para poder realizar el presente trabajo; a los miembros

de RYEGA en especial a Patricia Mora que sin su colaboración no hubiese

sido posible este proyecto; a Jorge Robles Camargo Ph.D. por dirigirme en el

desarrollo del proyecto; a Fabio Gómez, Director del Museo de Historia

Natural de Universidad Javeriana, por ser un excelente profesional,

excepcional amigo que me alentó y apoyo; a Rafael Rubio por su

colaboración en la edición de este trabajo; a Erick el “Carnal” por su ayuda,

apoyo y gran amistad; a todos mis amigos gracias; finalmente a Dios.

TABLA DE CONTENIDOS

RESUMEN.................................................................................................................. 10

v

Page 6: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

1. INTRODUCCIÓN................................................................................................... 12

2. MARCO TEÓRICO Y REVISIÓN DE LITERATURA.........................................14

2.1 Revisión taxonómica de la familia Solanaceae................................................. 142.2 Género Nicotiana............................................................................................... 16

2.2.1 Nicotina tabacum L.....................................................................................162.3 Metabolitos Secundarios....................................................................................162.4 Alcaloides.......................................................................................................... 172.5 Nicotina..............................................................................................................18

2.5.1 Nomenclatura química y sinónimos de la nicotina.....................................192.5.2 Formula y estructura molecular ................................................................ 192.5.1 Acción fisiológica de la Nicotina............................................................... 20

2.6 Insecticidas........................................................................................................ 202.6.1 Insecticidas botánicos................................................................................ 202.6.2 Insecticidas orgánicos sintéticos.................................................................22

2.7 Bioensayos.........................................................................................................222.7.1 Bioensayos de citotoxicidad....................................................................... 232.7.2 Bioensayo olfatométrico.............................................................................24

3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN................................. 25

3.1 Formulación del problema................................................................................. 253.2. Preguntas de investigación............................................................................... 263.3. Justificación de la investigación....................................................................... 26

4. OBJETIVOS............................................................................................................ 27

4.1. Objetivos generales...........................................................................................274.2. Objetivos específicos........................................................................................ 27

5. HIPÓTESIS............................................................................................................. 28

5.1 Hipótesis nula................................................................................................ 285.2 Hipótesis alterna............................................................................................ 28

6. MATERIALES Y MÉTODOS................................................................................28

6.1 Métodos............................................................................................................. 286.1.1 Manipulación del material.......................................................................... 286.1.2 Maceración en frío......................................................................................286.1.3 Reflujo........................................................................................................ 296.1.4 Fraccionamiento liquido-liquido................................................................ 306.2.5 Reconocimiento de alcaloides utilizando el Reactivo de Dragendorff.......316.2.6 Bioensayo de citotoxicidad.........................................................................316.2.7 Bioensayo olfatométrico.............................................................................32

6.2 Diseño de la investigación................................................................................. 346.2.1 Muestra....................................................................................................... 356.2.2 Variables del estudio...................................................................................37

6.3 Recolección de la información.......................................................................... 376.4 Análisis de información.....................................................................................38

vi

Page 7: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

6.4.1 Porcentaje de respuesta...............................................................................386.4.2 Concentración letal para el 50% de mortalidad (LC50)............................ 386.4.3 Análisis de varianza bifactorial por rangos de Friedman........................... 38

7. RESULTADOS....................................................................................................... 40

7.1 Resultados fitoquímicos.....................................................................................40Maceración en frío...............................................................................................40Reflujo................................................................................................................. 40

7.2 Resultados de los bioensayos de citotoxicidad con A. salina............................417.3 Cálculos de LC50.............................................................................................. 437.4 Resultados olfatométricos..................................................................................447.5 Resultados adicionales.......................................................................................45

8. DISCUSIÓN............................................................................................................ 47

9. CONCLUSIONES................................................................................................... 50

10. RECOMENDACIONES........................................................................................52

11. REFERENCIAS.....................................................................................................53

12. ANEXOS............................................................................................................... 60

12.1 Equipos utilizados ...........................................................................................6012.2 Formatos y datos..............................................................................................61

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Estructura de la nicotina...............................................................................20

Figura 2. Fotografía de Artemia salina. ...................................................................... 25

Tomado de (www.ilprogressoveterinariofnovi.it/ivista/01n08/arte01.jpg)................25

Figura 3: Olfatómetro elaborado por Ramon Barros, basado en el diseño original de

Petersson (1970) y propuesto por Jaffe y Sánchez (1991); a. cámara olfatométrica, b.

fuente del aroma, c. fuente sin aroma, d. fuente de agua, e. motor de aire y f. llave

reguladora de presión...................................................................................................26

Figura 4. Sistemas de extracción; a. Maceración en frío y b. Sistema de reflujo........30

Figura 5. Sistemas de fraccionamiento liquido-liquido; a. para solventes menos

densos que el agua y b. Para solventes más densos que el agua..................................31

Figura 6. Fotografía de Macrosiphum rosae (áfido de la rosa)................................... 34

Tomado de (http://mamba.bio.uci.edu/~pjbryant/biodiv/hemipt/Rose%20Aphid.htm)

..................................................................................................................................... 34

vii

Page 8: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Figura 7. Fotografía de muestra de Tabaco seco molido.............................................37

Figura 8. Fotografía de nervaduras de Tabaco molidas...............................................37

Figura 9. Fotografía de polvo de tabaco...................................................................... 38

Figura 10. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto

(1000, 100 y 10 µg/ml), para las extracciones totales realizadas por maceración en

frió (ver datos en la tabla 6. anexo 12.2); control agua (CA), control metanol (CM).43

Figura 11. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto

(1000, 100 y 10 µg/ml), para las extracciones totales realizadas por reflujo en etanol

(ver datos en la tabla 6. anexo 12.2); control agua (CA), control metanol (CM)........43

Figura 12. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina para las fracciones obtenidas a

partir de la separación liquido-liquido con solventes de diferentes polaridades a partir

de los extractos totales de TNF, TNR y TSR; éter de petróleo (Éter), diclorometano

(CH2Cl2), acetato de etilo (AcEtOH), fracción de etanol acuoso (H20) y los controles

en agua (CA) y en metanol (CM) (datos anexo 12.2 tabla 6)......................................44

Figura 13. Concentraciones letales LC50 para los diferentes extractos totales (ver

datos de origen en la tabla 6. anexos 12.2).................................................................. 45

Figura 14. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto

(2000, 1000 y 100 µg/mL), para las extracciones totales realizadas por reflujo en

acetato; nervaduras de tabaco (TNR), mezclas de nervaduras (TMNR) y broza (TBR).

..................................................................................................................................... 47

Figura 15. Sistema de Rotavapor; a. BUCHI R 111 rotavapor, b. BUCHI 461 water

bath, c. BUCHI B 169 vacuum system, d. BUCHI B-720 vacuum controler............. 61

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Pesos de los extractos totales obtenidos........................................................ 40

Tabla 2. Pesos en gramos de las fracciones obtenidas a partir de los extractos totales

iniciales seleccionados (TNF, TSR y TNR) ............................................................... 40

Tabla 3. Comportamientos de M. rosae observados en el bioensayo olfatométrico,

expresados en porcentajes............................................................................................45

viii

Page 9: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Tabla 4. Diferencias entre las variables olfatométricas para repeticiones con duración

de 10 minutos cada una................................................................................................45

Tabla 5. Diferencias entre las variables olfatométricas, para repeticiones con duración

de 30 minutos cada una................................................................................................47

Tabla 6. Porcentajes de mortalidad para cada extracto total obtenido junto con la

LC50 por extracto en µg/ml.........................................................................................61

Tabla 7. Porcentajes de Mortalidad de A. salina para las fracciones obtenidas a

partir de TNF, TSR y TNR, además de las LC50 en µg/ml........................................ 61

ix

Page 10: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

RESUMEN

El presente trabajo es resultado de una experimentación en laboratorio

biodirigida, es decir encaminada de acuerdo a los resultados de las pruebas

preliminares de toxicidad, y pretende demostrar si el tabaco (Nicotiana

tabacum) posee actividad biológica como atrayente o repelente de insectos,

así como de establecer una metodología básica de extracción en caso de

tener dicha actividad.

Por medio de técnicas fItoquímicas de laboratorio se extrajeron fracciones

totales etanólicas de metabolitos secundarios de cuatro muestras diferentes

de tabaco (hojas de tabaco fresco, hojas de tabaco seco, polvo de tabaco

desecho de tabacaleras y nervadura de tabaco también desechada en las

tabacaleras), en total ocho extractos diferentes, a estos se les efectuaron

pruebas preliminares cualitativas y cuantitativas de citotoxicidad con Artemia

salina, se seleccionaron los extractos de nervaduras (TNF y TNR) y el

obtenido a partir de las hojas secas de tabaco negro (N. tabacum) por medio

de reflujo; las concentraciones de letalidad media son de 46.86 µg/mL para el

extracto total de nervadura extraído por reflujo, 64.97 µg/mL para le extracto

total de hojas secas extraído por reflujo y de 73.59 µg/mL para el extracto

total de nervadura extraído por maceración.

A cada extracto total escogido se efectuó un fraccionamiento con cuatro

solventes orgánicos de diferentes polaridades, estas doce fracciones

obtenidas se sometieron también a pruebas de citotoxicidad, siendo las

fracciones de nervadura de tabaco obtenidas a partir de la utilización de

acetato de etilo las de mayor actividad toxica (LC50 = 263.22 µg/mL).

10

Page 11: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Los extractos totales presentaron mayor actividad biológica en las pruebas

de citotoxicidad que los extractos producto de los diferentes

fraccionamientos; a el extracto total de nervadura de tabaco obtenido por

medio del sistema de reflujo se efectuaron las pruebas olfatométricas, en las

cuales se observo una actividad de repelencia, estas pruebas se efectuaron

utilizando al áfido Macrosiphum rosae L.

Con este trabajo se concluyó que el tabaco si tiene una actividad biológica

de repelencia y que es un potencial producto para el control de posibles

plagas de insectos, además los desechos de las empresas de tabaco pueden

llegar a ser una fuente de fácil acceso para la elaboración de este producto.

11

Page 12: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

1. INTRODUCCIÓN

Entre los diferentes usos que le ha dado el hombre a las plantas a través de

la historia encontramos la ornamentación, medicina, alimentación,

construcción, usos artesanales, como controladores de plagas y científicos

entre otros, de acuerdo a sus cualidades y características.

Las ciencias biológicas junto con las químicas en los últimos tiempos han

centrado esfuerzos para estudiar las cualidades de los diferentes

compuestos presentes en las plantas, entre los que se encuentran los

metabolitos secundarios, a los cuales se les atribuye ciertas cualidades

medicinales, repelentes, atrayentes, tóxicas y aromáticas, entre otras; la

selección de las plantas para los estudios fitoquímicos se basa

principalmente en el conocimiento de los usos artesanales de las mismas, de

esta manera los científicos tratan de identificar que compuesto o que mezcla

de compuestos tienen o no capacidades atribuidas a dicha planta, esto se

realiza por medio de la aplicación de distintas técnicas y metodologías.

La especie Nicotiana tabacum L. (Tabacos), es una de las mas conocidas por

casi toda la humanidad por lo nociva que es a la salud, no obstante, el tabaco

es uno de los grupos de plantas más cultivadas en el mundo, gracias a la

gran demanda que tiene a escala mundial, en casi todos los lugares del

mundo se puede comprar un cigarrillo.

La mayoría de las personas han escuchado de las cualidades nocivas del

tabaco, pero no de los usos que le dan muchos de las personas que viven en

el campo de la mayoría de los países que lo producen y de los indígenas

suramericanos, que les dan uso religioso en las actividades del mambeo,

como insecticida, repelente, medicina y veneno entre otros (García 1992; La

Rotta et al. 1995; Pérez-Arbelaez 1996).

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Page 13: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

A nivel etnobotánico el tabaco es utilizado como un insecticida natural, lo

usan en el campo por lo general para controlar plagas caseras o para

eliminar animales como garrapatas o pulgas que parasitan el ganado,

también para controlar algunos ácaros y pulgones parásitos de plantas

(Mareggiani 2001).

Una de las problemáticas actuales es la utilización de plaguicidas químicos, a

los cuales muchas de las especies que son catalogadas como plaga han

desarrollado resistencia. Otras consideradas útiles también son afectadas,

como resultado, las concentraciones son aumentadas o se cambia la

sustancia por una de mayor toxicidad. El resultado de esto es un daño

ecológico, por contaminación debido a que la mayoría de los plaguicidas

sintéticos no son biodegradables (Peter 2000).

Este trabajo pretende dar una alternativas para el control de plagas por

medio de la utilización de sustancias naturales, producto de la extracción de

metabolitos secundarios presentes diferentes muestras de tabaco negro (N.

tabacum).

13

Page 14: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

2. MARCO TEÓRICO Y REVISIÓN DE LITERATURA.

2.1 Revisión taxonómica de la familia Solanaceae

La familia Solanaceae pertenece a la División Angiospermae, Clase

Dycotiledonae, Orden Tubiflorae, comprende cerca de 2000 especies, las

cuales crecen en todos los climas y se encuentran en los cinco continentes,

particularmente en América del Sur de donde se consideran originarias

(Muñoz 1992).

Hierbas, arbustos o rara vez árboles, algunas veces plantas trepadoras o

epifitas, frecuentemente con espinas o púas. Hojas alternas o casi opuestas,

simples (no divididas) o profundamente cortadas o segmentadas

(compuestas) en segmentos separados. Estipulas ausentes. Flores

usualmente de forma simétrica, pero algunas veces irregulares (asimétricas).

Cáliz con 5 (algunas veces 4 o 6) sépalos unidos. Corola con 5 pétalos

formando un tubo muy corto o muy largo. Estambres usualmente 5, pero

algunas veces 4 o menos. Ovario situado arriba de la base de la corola y el

cáliz (supero). Fruto seco o carnoso, con varias hasta muchas semillas.

(Steyermark 1978)

Una familia grande y habitualmente diversa, en teoría siempre con hojas

alternas (aunque algunas veces/ tienen una hoja “menor” más pequeña, mas

o menos horizontal a la hoja regular), entera a irregularmente lobulada o

remotamente agudo dentada (pero nunca aserrada). Vegetativamente, una

especie con hojas enteras que se tienden a confundirse con miembros

totalmente diferentes a Caryophylidae, que se diferencian en ramas con

anillos concéntricos conspicuos con crecimiento anómalo. Flores

generalmente pentámeras, mas o menos regular simpétalas, usualmente con

5 (excepto Brunfelsia, Schwenckia, Witherringia, Browallia) estambres (4

estambres se relacionan con las familias Scrophulariaceae, Bignoniaceae,

14

Page 15: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Verbenaceae, Acanthaceae, etc.) las anteras con poros terminales en

Solanum y los géneros relativamente cércanos. La mayoría de los géneros

son aromáticos con el típico olor indeseable de la planta de tomate de la

familia. Solanum, es el género más grande, usualmente tiene espinas

(incluyendo en el tronco de algunas especies de los andes que son árboles

grandes) tricomas estelados a variablemente dendroides son típicos de

algunos géneros. La gran mayoría de especies tienen bayas carnosas (a un

poco secas), subtendidas o encerradas por un cáliz expandido o

variablemente lobulado, pero algunas de las hierbas (Schwenckia, Browalia,

Datura, Nicotiana) tienen cápsula (Gentry 1996).

La subdivisión familiar basada en el hábito es particularmente difícil en esta

familia porque muchos géneros son una mezcla de estos

(predominantemente arbustivo) y ninguno consiste enteramente (o en su

mayoría) de árboles grandes o enredaderas. Taxa escandentes (excepto las

especies de Solanum: usualmente espinosas o olorosas) son usualmente

hemiepifitas. Los limites genéricos están en un grado de fluctuación en

algunos grupos. Por eso, el siguiente esquema basado en el hábito es menos

que satisfactorio para la mayoría de familia. Sin embargo, excepto para

Solanum, partición en 4 grupos, una de trepadoras hemiepifitas, una de

arbustos membranosos o de hojas grandes y árboles pequeños, una de

arbustos con hojas pequeñas de áreas secas usualmente con ramas

espinosas, y una de hierbas es usualmente factible (Gentry 1996).

Estudios fitoquímicos realizados en las especies de esta familia, la hacen

una de las más ricas y variadas, presentan actividades terapéuticas,

alucinógenas e insecticidas entre otras (Muñoz 1992); entre los metabolitos

secundarios encontrados en este grupo de plantas están: proteínas,

betaínas, cumarinas, isoprenoides, sapogeninas, glicósidos, esteroides,

15

Page 16: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

glicoalcaloides, alcaloides, withasteroides, terpenos y flavonoides (Hoehne et

al. 1970; Harborne & Swain 1979; Muñoz 1992).

2.2 Género NicotianaEsta compuesto por 41 especies; hierbas terrestres (algunas veces robustas

y arbustivas, especialmente en Nicotiana), robustas, la mayoría son viscosas,

hierbas pubescentes las cuales en su mayoría se encuentran en los valles

interandinos usualmente con hojas grandes y membranosas; cáliz alargado,

típicamente mas o menos inflado, frecuente mente 5 sépalos rígidos; corola

tubular, las anteras son siempre exertas (Gentry 1996).

2.2.1 Nicotina tabacum L.

Planta herbácea anual, pubescente, glutinosa, tallo derecho, rollizo,

superiormente ramoso, hojas oblongo-lanceoladas, aguzadas, sentadas, las

inferiores escurridas, semiabrazadoras, flores pediceladas, bracteadas, cáliz

oblongo, lacinias lanceoladas, agudas, desiguales, corola por fuera

lanuginosa, garganta subinflada, limbo muy abierto, segmentos agudos,

cápsula de la longitud del cáliz o un poco mayor. (Ramírez-Goyenc 1911)

2.3 Metabolitos Secundarios

Según Azcon–Bieto y Taion (1993) además de las rutas del metabolismo

primario, idénticas o similares en todos los organismos vivos, las plantas

pueden seguir otras rutas metabólicas que llevan a la formación de

compuestos usualmente peculiares de un grupo taxonómico determinado

(especie, género, familia o grupo estrechamente relacionado de familias);

estas rutas constituyen el metabolismo secundario, y sus productos se

denominan metabolitos secundarios. Además señalan que el metabolismo

secundario se puede definir como la biosíntesis, transformación y

degradación de compuestos endógenos mediante proteínas de

especialización (Azcon–Bieto & Taion 1993).

16

Page 17: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Los metabolitos secundarios, en general, no tienen un papel reconocido en

los procesos de fotosíntesis, respiración, transportes de solutos,

translocación, asimilación de nutrientes y diferenciación (Taiz & Zeiger 1998),

pero pueden tener diferentes funciones fisiológicas dependiendo del tipo de

compuesto secundario y de la especie, como de almacenamiento, defensa y

atracción principalmente. Los productos secundarios se clasifican por lo

general en tres principales grupos: terpenos, fenoles y alcaloides (Azcon–

Bieto & Taion 1993; Taiz & Zeiger 1998).

2.4 Alcaloides

El término alcaloide fue introducido por el alemán Wilhelm Meissner en 1819

(Dostal 2000). Los alcaloides son un grupo de compuestos secundarios que

contienen nitrógeno en su molécula, a menudo formando parte de un anillo

heterocíclico, y como su propio nombre lo indica son de naturaleza básica;

son producidos por diversas rutas metabólicas a partir de aminoácidos en

particular el ácido aspártico, lisina, tirosina y triptofano, o de algunos ácidos

como el antranilico o el nicotínico entre otros. Se encuentran

aproximadamente en un 20% de las plantas vasculares; es el grupo de

compuestos con el mayor conocimiento gracias a sus efectos farmacológicos

en los vertebrados (Azcon–Bieto & Taion 1993; Taiz & Zeiger 1998).

La mayoría de los alcaloides son sólidos, aunque algunos como la coniina y

la nicotina son líquidos; se han estudiado 256 alcaloides presentes en

hongos, algas y otros vegetales inferiores, 4088 alcaloides en plantas

superiores y se han encontrado 50 alcaloides en órganos animales

(Domínguez 1985).

Según Hartmann (1991) la función de los alcaloides es incierta; en ciertas

ocasiones se les comparó con compuestos como la urea o el ácido úrico de

los animales, metabolitos para el almacenamiento de nitrógeno o como

17

Page 18: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

reguladores de crecimiento, pero la evidencia para poder sopesar estas

teorías es muy escasa y en muchos casos no es consistente; gran parte de

los alcaloides que se conocen en la actualidad se reconocen como

sustancias que cumplen una función primordialmente de defensa contra

depredadores evitando la herbivoría (Taiz & Zeiger 1998).

Estos metabolitos pueden ser producidos en diferentes partes de la planta,

dependiendo de la especie, por ejemplo, hiosciamina y nicotina en raíces,

cocaína en las hojas, morfina en látex (Ascon–Bieto & Taion, 1993). Existen

casos en los cuales los alcaloides sólo aparecen en alguna etapa de

crecimiento o época del año, o determinadas situaciones ecológicas; con

respecto a la distribución de los alcaloides en las plantas, en ocasiones se

hallan restringidos a cierto órgano o a ciertas partes; o pueden distribuirse

en toda la planta (Domínguez 1985).

2.5 Nicotina

La nicotina fue conocida en 1809 (Dostal 2000), el alcaloide es conformado

por una piridina 3-sustituida enlazada a un anillo N-metilpirrolidina, junto con

la nornicotina son los alcaloides mas importantes de N. tabacum (Ascon–

Bieto & Taion 1993). Se ha establecido que la nicotina se sintetiza

principalmente en las raíces de la planta; de allí es conducida por la savia a

través del tallo y acumulada en las hojas bajo la forma de sales orgánicas.

Las hojas una vez cortadas de la planta, no aumentan su tenor de nicotina,

confirmando que la síntesis o producción del alcaloide se realiza

exclusivamente en la raíz (Quiroga 1990).

En lo referente a la distribución en la hoja, se ha observado que la nicotina

aumenta de la base a la punta de la misma y del sistema central de

nervadura a la periferia, del sistema de nervaduras secundarias al

parénquima intercalado entre ellas y de las hojas tiernas a las maduras; esta

18

Page 19: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

distribución responde a las leyes del desarrollo fisiológico del tejido de las

hojas del tabaco. En lo que respecta a la distribución del alcaloide según la

posición de la hoja, la nicotina aumenta desde la base de la planta al ápice o

parte superior; es interesante hacer notar que la semilla de tabaco no

contiene nicotina (Quiroga 1990).

La nicotina es un compuesto que se descompone al exponerse a

incrementos de temperatura, también presenta reacciones fotoquímicas y

procesos de fotólisis; es de color amarillo pálido, marrón o cristalino, de

aspecto aceitoso, tiene olor característico, es combustible, higroscópica,

soluble en agua y alcohol, es toxica, adictiva y venenosa (García 1986).

2.5.1 Nomenclatura química y sinónimos de la nicotina

N-metil-pirrolidin-Beta-piridina

(S)- 3-(1-Metilpirrolidin-2-il)-piridina

3-(1-Metil-2-pirrolidinil)-piridina

beta-Piridil-alpha -N-metil-pirrolidina

1-Metil-2-(3-piridil)-pirrolidina

2.5.2 Formula y estructura molecular

La formula química de la nicotina es C10H14N2. La estructuras de la nicotina

se observa en la figura 1.

Figura 1. Estructura de la nicotina.

19

Page 20: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

2.5.1 Acción fisiológica de la Nicotina

La nicotina a sido utilizada como insecticida desde los mediados del siglo

XVII (Bloomquist 1999). Actúa bloqueando los receptores nicotínicos de la

sinapsis del sistema nervioso central y periférico (Mareggiani 2001). La

nicotina compite con la acetilcolina por ocupar el receptor nicotínico en el

proceso sináptico, de esta forma impide la acción de la acetilcolina,

produciendo problemas en el funcionamiento del sistema nervioso autónomo,

sistema nervioso central y sistemas neuromuscular de los insectos

(Yamamoto et al. 1998; Tomizawa et al. 2000).

Al provocar la inactivación de los receptores, se desorganiza el

funcionamiento normal de los sistemas nervioso y neuromuscular, la muerte

sobreviene rápidamente, en general por paralización de los músculos

respiratorios (Eckert 1994).

2.6 Insecticidas

Son productos cuya finalidad principal es eliminar y repeler a los insectos y

otros artrópodos; su clasificación depende de la naturaleza del compuesto

activo, de esta manera encontramos insecticidas inorgánicos, orgánicos

sintéticos y botánicos.

2.6.1 Insecticidas botánicos

Los insecticidas botánicos son todos aquellos que son producidos por medio

de la extracción de metabolitos secundarios de diferentes plantas o por la

utilización de toda la planta (Ware 2001).

Las plantas presentan muchas técnicas de defensa tanto físicas como

químicas ante la acción de animales herbívoros, entre las primeras

encontramos las espinas, pubescencias y poca palatabilidad de las hojas;

las defensas químicas varían de acuerdo a la planta y al organismo agresor,

20

Page 21: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

estos compuestos son producto de metabolismos secundarios como

terpenos, fenoles y compuestos nitrogenados (Taiz & Zeiger 1998).

En la actualidad se han reportado más de dos mil especies botánicas que

poseen propiedades que permiten su empleo como plaguicidas naturales en

la agricultura. Muchos metabolitos son característicos de un género y hasta

de una sola especie, por lo cual es posible que aún numerosos compuestos

potencialmente útiles sean desconocidos hasta el presente (Mareggiani

2001).

Dependiendo del tipo de sustancia la acción de la misma ante los organismos

atacantes puede ser variada; unos compuestos funcionan como atrayentes

(Schoonhoven 1972; Belles et al. 1985; Taiz & Zeiger 1998), otras

sustancias son repelentes (Bowers 1985; Taiz & Zeiger 1998), sustancias

inhibidoras de procesos biológicos como crecimiento o reproductivos

(Adytiachaudhury et al. 1985; Elliger & Waiss 1989; Taiz & Zeiger 1998),

antialimentarios (Escoubas 1993; Taiz & Zeiger 1998), y compuestos con

actividad insecticida (Champagne et al. 1989; Rodríguez 1989; Calle et

al.1990; Ascon–Bieto & Taion 1993; Arango 1994; Taiz & Zeiger 1998).

Dentro de los tipos de sustancias con actividad insecticida encontradas en

la literatura se encuentran terpenos como los piretroides , aceites

esenciales (Margina & Zhelijazkov 1994, Taiz & Zeiger 1998),

sesquiterpenolactonas, triterpenos (Rodríguez 1989), flavonoides (Moreno-

Murillo et al. 1980, 1981), rotenonas, cumarinas (Hu et al. 1993), y

alcaloides (Secoy & Smith 1983; Velcheva et al. 1996; Taiz & Zeiger 1998).

21

Page 22: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

2.6.2 Insecticidas orgánicos sintéticos

Son todos aquellos que en su estructura se encuentran carbono, hidrógeno y

oxigeno, además de otros inorgánicos; se clasifican en organofosforados,

organocarbamatos, organoclorados y piretroides (Peter & Cherian 2000).

El primer insecticida organofosforado sintetizado fue el tetra-etil-pirofosfato

(TEPP), en 1854, además del TEPP encontramos a parathion, phorate,

mevinphos, disulfoton, coumaphos, chlorpyrifos, trichlorfon, ronnel estos son

insecticidas de alta y mediana toxicidad. Los insecticidas organocarbamatos

son derivados del ácido carbamico, tienen un gran espectro de uso en los

sistemas agrícolas y en los insecticidas de uso casero, en contraste a los

organofosforados producen reacciones reversibles en el ciclo de la

acetilcolinesterasa (Peter & Cherian 2000).

Los organoclorados son insecticidas que atacan los estimulantes del sistema

nervioso central, es el grupo de químicos mas toxico y común en el mercado,

entre este grupo encontramos el dicloro-difenil-triclorometano (DDT),

chlorbenzilato, kelthane, methoxyclor, lindane, toxaphene, clordane,

heptaclor, aldrin y enderin (Peter & Cherian 2000).

Los piretroides componen la ultima línea de insecticidas orgánicos, son

sintéticos y su estructura se basa en la piretro (compuesto natural de las

flores de Chrysanthemum cinerarieaefolium Trel. y C. Indicum L.),

compuesto que actúa primordialmente en los canales de sodio (Peter &

Cherian 2000).

2.7 Bioensayos

En términos generales un bioensayo puede ser definido como cualquier

prueba que involucra organismos vivos (Miller, 1994). A su vez Lagunes y

Villanueva (1994) señalan que bioensayo es cualquier método por medio del

22

Page 23: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

cual alguna propiedad de una sustancia o material, es medida en términos de

la respuesta biológica que produce, en resumen un bioensayo es una

metodología que se utiliza para determinar la respuesta de organismos vivos

a una determinada sustancia química.

Un bioensayo posee dos componentes; el estímulo y la respuesta, el

estímulo se define como el agente que produce una respuesta en el

organismo tratado mientras que la respuesta se conoce como el efecto o

manifestación que produce la aplicación del estímulo (Lagunes & Villanueva,

1994).

Según Lagunes y Villanueva (1994) los bioensayos se dividen en directos e

indirectos, el bioensayo directo es aquel en donde se aplica una dosis

conocida a cada organismo en forma individual mientras que el bioensayo

indirecto es aquel en que se aplica una cierta solución dosificada en un

volumen conocido en donde se encuentra una población también conocida.

Los bioensayos, independiente de la metodología, que evalúen directamente

la respuesta al estímulo se deben clasificar como directos y todos aquellos

que no midan la respuesta sino que posibles reacciones que estas produzcan

se clasifican como indirectos (Lagunes & Villanueva, 1994).

2.7.1 Bioensayos de citotoxicidad

Son pruebas biológicas económicas y rápidas con las cuales se puede

estimar el nivel de toxicidad de diferentes sustancias químicas inorgánicas o

de compuestos orgánicos como lo son los extractos vegetales; en estas

pruebas se trabajan principalmente con Artemia salina (figura 2), debido a su

fácil adquisición y manejo (Meyer et al. 1982; McLauglin 1991; Solis et

al.1993).

23

Page 24: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

La prueba consiste en exponer a las artemias recién eclosionadas (24 horas

después de la incubación) a diferentes concentraciones de una sustancia

determinada para obtener el porcentaje o proporción de individuos muertos,

así como calcular las concentraciones a las cuales el 50% de los individuos

muere, lo que se denomina LC50 (Meyer et al. 1982; McLauglin 1991; Solis

et al.1993).

Figura 2. Fotografía1 de Artemia salina.

2.7.2 Bioensayo olfatométrico

Las pruebas olfatométricas son bioensayos en los cuales se mide la

respuesta de los insectos ante la presencia de determinados aromas,

mediante la cuantificación de la presencia de los mismos en zonas definidas

dentro de una cámara olfatométrica (olfatómetro, figura 3); con este tipo de

ensayo se estima la repelencia o atracción de insectos por determinada

sustancia (Petterson 1970; Arango 1994; Cerda et al. 1994)..

Los aromas pueden tener diferentes orígenes, los más comunes son los

sintéticos y los naturales, entre estos últimos se pueden utilizar plantas

completas o sus extractos o sustancias específicas producidas en rutas 1 Tomado de (www.ilprogressoveterinariofnovi.it/ivista/01n08/arte01.jpg)

24

Page 25: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

metabólicas secundarias. En la mayoría de los casos se trabajan con una o

diferentes especies de áfidos o directamente con los insectos de interés

como escarabajos, pulgas o moscas (Petterson 1970; Arango 1994; Cerda et

al. 1994).

Figura 3: Olfatómetro elaborado por Ramon Barros, basado en el diseño original de Petersson (1970) y propuesto por Jaffe y Sánchez (1991); a. cámara olfatométrica, b. fuente del aroma, c. fuente sin aroma, d. fuente de agua, e. motor de aire y f. llave reguladora de presión.

3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN.

3.1 Formulación del problema.

La utilización de sustancias insecticidas de origen químico (DDT y piretroides

entre otros), tienen una gran repercusión en los ecosistemas tanto agrícolas

como naturales, siendo estas sustancias en su mayoría nocivas no solo para

el hombre, además la especificidad de los agentes químicos para el control

de plagas es muy baja, y no solo atacan a las plagas sino también a

organismos que pueden ser benéficos para el hombre como algunos

predadores. Los insecticidas y repelentes sintéticos tienen una degradación

muy lenta, convirtiéndose en uno de los factores contaminantes con mayor

relevancia en los sistemas agropecuarios y naturales.

25

dc

efb

a

Dirección del aire

Dirección del aroma

Page 26: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

El tabaco es considerado una planta útil en Colombia por que tiene una gran

importancia comercial, siendo uno de los cultivos más comunes de las zonas

cálidas; aunque se conocen sus capacidades biológicas y su importancia

sociocultural para muchas etnias indígenas, las cuales en su mayoría son

ignoradas.

3.2. Preguntas de investigación.

¿ El tabaco tiene actividad biológica de repelencia o atracción sobre el áfido

Macrosiphum rosae?.

¿Qué extracto o fracción obtenida, presenta mayor actividad biológica

citotoxica?.

¿Cuál es solvente con el que se logra una mejor extracción de la mezcla

mínima o compuesto que presenta actividad biológica?.

¿Cuál es la naturaleza del compuesto o de la mezcla de compuestos que

presentan actividad biológica?.

3.3. Justificación de la investigación.

Existen plantas con características insecticidas y repelentes de insectos, es

importante el realizar el estudio de estas para ver su factibilidad de uso en

campo, inclusive su comercialización, uno de estos casos es el tabaco (N.

tabacum), que es utilizado como un agente insecticida biológico, donde es de

suma importancia establecer cual es la fracción, mezcla mínima o compuesto

que presenta dicha actividad; con esto se pueden dar alternativas nuevas y

netamente de carácter natural, para la sustitución de agentes químicos

sintéticos usados para el control de algunas plagas.

La aplicación indiscriminada de los insecticidas sintéticos clásicos para

control de plagas, además de impactar sobre el medio ambiente, ha

provocado la aparición de poblaciones de insectos resistentes a esos

productos (Mareggiani 2001); uno de estos casos es áfido de la rosa

26

Page 27: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

(Macrosiphum rosae) que es una de las plagas más comunes tanto en las

rosas de los jardines como de los cultivos industrializados.

Es sabido que los insecticidas orgánicos son una de las mayores

problemáticas ambientales, el vertimiento de los rezagos de pesticidas por

lavados de suelos a los sistemas naturales, la gran cantidad de casos de

intoxicación por parte de las personas que han manipulado los químicos,

ingieren alimentos contaminados o agua contaminada es cada vez mayor

(Poggi-Varaldo 1999; Peter & Cherian 2000).

4. OBJETIVOS.

4.1. Objetivos generales.

Determinar la acción atrayente o repelente sobre Macrosiphum rosae del

extracto o fracción de tabaco (N. tabacum) que presente una mayor actividad

citotoxica.

Comparar la eficiencia tanto biológica como química de los métodos

fitoquímicos de extracción y fraccionamiento utilizados.

4.2. Objetivos específicos.

• Establecer que tipo de muestra de hojas de tabaco (hojas frescas, hojas

secas, polvo de hojas de tabaco y nervaduras de tabaco) posee mayor

actividad citotóxica sobre A. salina.

• Obtener la mezcla mínima posible que tenga presente la mayor actividad

citotóxica sobre A. salina.

• Establecer la naturaleza química de la mezcla mínima activa.

• Determinar si existe repelencia o atracción del insecto M. rosae por la

fracción activa.

• Establecer una metodología de extracción.

27

Page 28: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

5. HIPÓTESIS

5.1 Hipótesis nula

El extracto o fracción de N. tabacum con mayor actividad citotóxica no

presenta actividad de repelencia sobre M. Rosae.

5.2 Hipótesis alterna

El extracto o fracción de N. tabacum con mayor actividad citotóxica presenta

actividad de repelencia sobre M. Rosae.

6. MATERIALES Y MÉTODOS

6.1 Métodos

Los métodos que a continuación se describen, se eligieron por ser los mas

adecuados para la realización de la investigación y para el cumplimiento de

los objetivos planteados; en el caso de los bioensayos se encuentran

estandarizados y son los comúnmente utilizados para este tipo de estudio.

6.1.1 Manipulación del material

El material fue facilitado por RYEGA (empresa de carácter agroindustrial); la

manipulación del material fue la misma para las muestras (hojas frescas,

hojas secas, polvo de hojas de tabaco y nervaduras de tabaco), las cuales

se molieron (exceptuando el polvo de tabaco) para garantizar una extracción

más eficiente; se pesaron 500 gramos de cada muestra para la primera

extracción; y para extracciones posteriores se utilizaron pesos de 250

gramos de material vegetal.

6.1.2 Maceración en frío

Consiste en mantener el material vegetal en contacto con un liquido

(solvente) frío, en un recipiente de vidrio; por lo general se trata que el

solvente cubra de uno a tres centímetros a la muestra (figura 4). Esta

28

Page 29: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

operación requiere de un tiempo largo, de 96 horas a 8 días, y generalmente

va acompañada de trituración mecánica del material y de un periódico

agitado y homogenizado de la mezcla (Pedrozo 1999).

Para este caso en particular se pesaron 500 g de las diferentes muestras

(hojas frescas, hojas secas, polvo de hojas de tabaco y nervaduras de

tabaco), se les aplicó etanol, y se realizó la extracción durante 15 días.

6.1.3 Reflujo

El procedimiento es similar al de la maceración, se diferencia en que la

extracción se realiza por encima de la temperatura del punto de ebullición

del solvente, además se requiere de un refrigerante para poder reciclar el

solvente (figura 4); este método también es conocido como decocción, la

eficiencia de la extracción depende del tiempo que el material este sometido

en el sistema (Pedrozo 1999).

Figura 4. Sistemas de extracción; a. Maceración en frío y b. Sistema de reflujo.

Para la primera extracción se utilizaron 500g de cada muestra (hojas frescas,

hojas secas, polvo de hojas de tabaco y nervaduras de tabaco) y etanol

como solvente; para la segunda extracción se utilizaron 250g de nervadura

de tabaco y acetato de etilo como solvente.

29

Refrigerante

Solvente

Material vegetal

Fuente de calor

a. b.

Page 30: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

6.1.4 Fraccionamiento liquido-liquido

Se utilizaron dos técnicas de fraccionamiento; las primeras conocidas como

extracciones continuas (figura 5) son complejas pero más efectivas, para

este tipo de fraccionamiento es necesario una fuente de calor y un

condensador, la estructura del sistema depende de la densidad de los

solventes, si son más densos o menos densos que el agua (Pedrozo 1999).

Las discontinuas en las cuales se coloca el liquido a extraer junto con el

solvente de fragmentación (las dos sustancias son inmiscibles) en un

embudo de decantación, se tapa y se agita manualmente, este procedimiento

se repite varias veces cambiando el solvente (Pedrozo 1999).

Figura 5. Sistemas de fraccionamiento liquido-liquido; a. para solventes menos densos que el agua y b. Para solventes más densos que el agua.

30

a. b.

Fuente de calor

Condensador

Extracto total

Solvente

Recolector

Page 31: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

6.2.5 Reconocimiento de alcaloides utilizando el Reactivo de

Dragendorff

Para la obtención del reactivo se disuelven 8 g de Bi(NO3)35H2O en 20 mL de

HNO3 (al 30%) y 27.2 g de KI en 50 mL de agua destilada. Se mezclan las

dos soluciones y se dejan reposar 24 horas; se decanta la solución y se

llena hasta el aforo(100 mL) con agua. Si existe presencia de alcaloides da

una coloración Amarillo-marrón; se presenta precipitado si se aplica a una

solución o se puede utilizar para el revelado de cromatografías en capa

delgada (Domínguez 1985).

A dos gramos de la muestra se le agregaron 8 mL de ácido clorhídrico al 1%,

se calentó y se dejo enfriar a temperatura ambiente, luego se le agregó el

reactivo y se observó la formación o no de precipitado.

6.2.6 Bioensayo de citotoxicidad

La metodología utilizada es la descrita por Meyer et al. 1982 y Solis et

al.1993; se prepara una solución de agua marina artificial con agua destilada

y sal marina comercial a una concentración de 38 g/L en una pecera

pequeña, en la cual se ponen a incubar los huevos de A. salina durante 48

horas; a una tercera parte de la pecera se le cubre con pintura negra y se

coloca una división en acetato negro con poros de 2 mm, los huevos son

colocados en esta división oscura; pasado el tiempo de incubación las larvas

que son fototrópicas se dirigen hacia una fuente de luz previamente

dispuesta cerca del compartimiento transparente, esto facilita su recolección

para la prueba.

Se preparan soluciones de los extractos con concentraciones de 1000, 100 y

10 µg/mL de la siguiente forma: en un vial se colocan 20 mg de la muestra y

se disuelven en 2mL de metanol, quedando con una concentración de 10.000

µg/mL; se colocan en tres viales 0.5 mL de la anterior solución en cada uno;

31

Page 32: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

se repite el procedimiento con 0.05 mL y 0.005 mL; se deja evaporar el

metanol y se le agrega 5 mL de aguamarina artificial a cada uno de los

viales (Meyer et al. 1982; Solis et al.1993); concentraciones menores a 10

µg/mL solo se usan para bioensayos de sustancias muy toxicas (McLauglin

1991).

Se colocan diez A. salina en cada vial, dejándolas 24 horas expuestas a la

solución; se contabilizan el número de individuos vivos y muertos

totalizándolos en porcentajes o proporciones. A este tipo de ensayo se le

aplica la prueba LC50 (TRIMMED SPEARMAN-KARBER ESTIMATION OF

LC50 VALUES <LC50> versión 1.00/january 1999) y se obtiene la

concentración letal para que exista un 50 % de mortalidad de individuos

(Meyer et al. 1982; McLauglin 1991; Solis et al.1993). Para cada extracto se

realizaron dos replicas de esta metodología en total seis repeticiones.

6.2.7 Bioensayo olfatométrico

Para estos bioensayos se utilizó como población 100 áfidos pertenecientes a

la especie M. rosae (Áfido de la Rosa, figura 6). En esta metodología se

contabilizó el número de individuos para cada una de las cuatro posibilidades

en presencia de 4 g de muestra. La cantidad de material utilizado ni sus

concentraciones son tenidas en cuenta, se puede utilizar la planta completa

si es el caso (Petterson 1970; Jaffe & Sánchez 1991; Arango 199; Cerda et

al. 1994).

Por medio de una tubería plástica, los diferentes aromas se conducen a la

cámara olfatométrica, el aire es obligado a pasar por una trampa de agua,

para poder homogenizar la presión y la humedad; la cantidad de aire es

regulada por medio de llaves, se trata en lo posible de que sea de 6 mL/seg.

(Petterson 1970; Jaffe & Sánchez 1991; Arango 1994; Cerda et al. 1994).

32

Page 33: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Figura 6. Fotografía2 de Macrosiphum rosae (áfido de la rosa).

Se expusieron 10 individuos de M. rosae al aroma durarte 10 minutos por

cada repetición, realizándose 10 repeticiones en las mismas condiciones

(Petterson 1970; Jaffe & Sánchez 1991; Arango 1994; Cerda et al. 1994).

Los insectos se ambientaron a la cámara durante 5 minutos; previamente se

limpio con acetona la cámara con fin de no dejar algún rastro de cualquier

otro aroma; transcurrido el tiempo, se porcentualiza el número de individuos

que presentan el comportamiento de repelencia por el aroma (R), son

aquellos que se dirigen a la fuente de aireo los que se alejan de la fuente del

aroma; atracción por el aroma (A), son los individuos que se dirigen a la

cámara donde se encuentra la fuente de aroma; comportamiento de

pasividad (P), todos los individuos que permanecen en la zona de

aclimatación y el comportamiento de indecisión (I) todos los individuos que se

desplazan de una cámara a otra (Jaffe & Sánchez 1991).

Para los bioensayos olfatométricos no se tuvo en cuenta ni las edades ni el

sexo de los áfidos.

2 Tomado de (http://mamba.bio.uci.edu/~pjbryant/biodiv/hemipt/Rose%20Aphid.htm)

33

Page 34: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

6.2 Diseño de la investigación

La investigación fue de carácter experimental y constó de dos actividades

paralelas que dependían una de la otra; la primera fue la aplicación de

metodologías fitoquímicas de extracción y fraccionamiento, a partir de las

cuales se aislaron del material vegetal los metabolitos secundarios; la

segunda comprendió todas las pruebas biológicas realizadas para comprobar

la actividad biológica de los extractos totales o de las fracciones obtenidas,

además indicaron en que punto la extracción o fraccionamiento se detenía o

no el proceso.

La investigación se realizó teniendo en cuenta las siguientes fases:

• Fase 1: Obtención de un extracto total etanólico de las diferentes

muestras de tabaco, utilizando las metodologías de maceración en frío

y Reflujo; después de la extracción se recuperó la mayor cantidad de

solvente por medio de un rotavapor (anexo 12.1, figura 13) a presión y

temperatura controladas, finalmente se dejó que el excedente de

solvente (en este caso etanol) se evaporara de manera natural.

• Fase 2: Pruebas de citotoxicidad y elección de los extractos con mayor

actividad; a partir de los resultados obtenidos con los ensayos

biológicos con A. salina en porcentajes de mortalidad (M) y con su

respectiva LC50 permitieron escoger los extractos que presentaron

mayor actividad biológica.

• Fase 3: Obtención de fracciones a partir de los extractos etanólicos

totales seleccionados, por medio de extracción discontinua y continua

liquido-liquido, utilizando solventes de diferente polaridad (éter de

petróleo, diclorometano, acetato de etilo), obteniéndose cuatro

fracciones con diferente composición de acuerdo a su polaridad por

34

Page 35: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

cada extracto total elegido; también se recuperaron los solventes por

medio de un rotavapor con presión y temperatura controladas, los

excedentes de solventes se evaporaron naturalmente.

• Fase 4: La prueba de citotoxicidad utilizada fue el test contra A. salina

que permitió la elección de las fracciones con mayor actividad

biológica.

• Fase 5: Determinación de la naturaleza de la mezcla mínima activa;

por medio de la aplicación del reactivo de Dragendorff, utilizado para

la comprobación de la presencia de alcaloides.

• Fase 6: La prueba olfatométricas se realizó sobre los áfidos con el

extracto total que presentó la mayor actividad biológica contra A.

salina.

Para la investigación se tuvieron como variables de respuesta la mortalidad

de A. salina y la repelencia del extracto sobre M. rosae; estas variables se

expresaron en porcentajes, también se calcularon las concentraciones letales

para el 50% de mortalidad (LC50) expresadas en µg/mL.

6.2.1 Muestra

Las muestras fueron tomadas de plantas de N. tabacum, y de los desechos

producidos en su tratamiento por parte de las tabacaleras y empresas de

cigarrillos (figuras 7, 8 y 9); en el laboratorio todas tuvieron el mismo

tratamiento y se efectuaron extracciones a partir de los mismos pesos, las

muestras corresponden a:

1. Hojas de tabaco (N. tabacum) frescas (TF).

2. Hojas de tabaco (N. tabacum) secas (TS).

35

Page 36: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

3. Polvo de tabaco (N. tabacum) producto del procesamiento de la hoja

de tabaco (TP).

4. Nervadura de tabaco (N. tabacum) producto de la desnervación de las

hojas (TN).

Figura 7. Fotografía de muestra de Tabaco seco molido.

Figura 8. Fotografía de nervaduras de Tabaco molidas.

36

Page 37: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Figura 9. Fotografía de polvo de tabaco.

6.2.2 Variables del estudio

1. La concentración de los extractos en µg/mL para las pruebas de

citotoxicidad y cálculos de LC50.

2. La respuesta de A. salina ante la presencia de los extractos con sus

diferentes concentraciones; lo que se midió en porcentajes de

mortalidad (M).

3. La respuesta de M. rosae ante la exposición al aroma del extracto

potencialmente mas activo; en porcentaje de individuos que

presentaron un comportamiento determinado (atracción (A), repelencia

(R), indecisión (I), pasividad (P)).

6.3 Recolección de la información

La información fue recolectada a partir de las observaciones de los

bioensayos de citotoxicidad y olfatométricos; el número de individuos

muertos de A. salina en los ensayos citotóxicos; la repuesta de M. rosae ante

la presencia del aroma del extracto de mayor actividad; dichos porcentajes,

se registraron en las respectivas fichas (anexo 12.2, tablas 2 y 3).

37

Page 38: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

6.4 Análisis de información

Los datos de los bioensayos de citotoxicidad se analizaron estadísticamente

en porcentajes de mortalidad (porcentajes de respuesta) y en

concentraciones de letalidades medias (LC50); a los datos obtenidos

(porcentajes de respuesta) en la prueba olfatométrica se les aplicó el análisis

de varianza bifactorial por rangos de Friedman, con fin de corroborar la

significancia de la atracción o repelencia del extracto mas activo.

6.4.1 Porcentaje de respuesta

Es simplemente el porcentaje de individuos para cada una de las categorías

de respuesta; para las pruebas de citotoxicidad se calculó el porcentaje de

mortalidad (M), o porcentaje de organismos muertos de los expuestos a las

diferentes concentraciones de los extractos y fracciones después de 24

horas; para la prueba olfatométrica se calcularon los porcentajes de

individuos que presentaron los comportamientos de repelencia (R), atracción

(A), indecisión (I) y pasividad (P).

6.4.2 Concentración letal para el 50% de mortalidad (LC50)

La LC50 es una técnica estadística utilizada para estimar a que

concentraciones se logra la muerte del 50% de los individuos implicados en

el bioensayo, con intervalos del 95% de confianza (Hamilton et al.1977,

Meyer et al. 1982; McLauglin 1991; Solis et al.1993). Para calcular los

valores se utilizó un programa llamado TRIMMED SPEARMAN-KARBER

ESTIMATION OF LC50 VALUES <LC50> versión 1.00/january 1999.

6.4.3 Análisis de varianza bifactorial por rangos de Friedman

Es una prueba de varianza no paramétrica, usada para las comparaciones

múltiples entre grupos o variables, se ajusta para corroborar la relevancia de

los datos tomados a partir de la prueba olfatométrica; para acoger o rechazar

la hipótesis nula, permitiendo concluir que condición o grupo de datos es el

38

Page 39: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

más significativo a partir de las pruebas de comparación (Sydney & Castellan

1995).

El análisis de Friedman se basa en la siguiente ecuación:

)1(3)1(

121

2 −−

+

= ∑=

kNRkNk

Fk

jjr

donde N es el número de repeticiones, k es el numero de variables de la

prueba, Rj es la suma de rangos para la variable j-ésima.

El valor calculado para el análisis de Friedman se compara con la tabla M

(valores críticos para la prueba estadística de análisis de varianza bifactorial

por rangos de Friedman), si el valor calculado es mayor que el tabulado se

rechaza la hipótesis nula (Sydney & Castellan 1995).

Para la determinación de las diferencias significativas entre las variables

(repelencia, atracción, indecisión y pasividad) se utilizó la siguiente formula:

Existe diferencia si:

6)1(

)1(+Ζ≥− −

kNkRR kkvu α

Ru y Rv son los valores de las sumatorias de dos variables diferentes, se

deben calcular todas las combinaciones posibles, el número de

comparaciones (# c) es = k(k-1)/2; el valor de Z α/k(k-1) es tabulado, para este

caso es de 2.638 (Sydney & Castellan 1995).

39

Page 40: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

7. RESULTADOS

7.1 Resultados fitoquímicos

Se obtuvieron ocho extractos totales, cuatro por medio de la Maceración en

frío y cuatro por medio del Reflujo, en ambos caso se utilizó etanol como

solvente (tabla 1).

Tabla 1. Pesos de los extractos totales obtenidos

Método de

extracciónExtracto total Abreviatura

Peso seco del

extracto en

gramos

Maceración en frío

Hojas frescas de

tabacoTFF 11.3295

Hojas secas de tabaco TSF 41.9160Polvo de tabaco TPF 34.7520Nervaduras de tabaco TNF 46.8240

Reflujo

Hojas frescas de

tabacoTFR 15.5400

Hojas secas de tabaco TSR 42.3400Polvo de tabaco TPR 31.5000Nervaduras de tabaco TNR 50.4000

Se escogieron tres de los ocho extractos para realizar los fraccionamientos

de acuerdo a la mayor eficiencia de extracción y toxicidad, se tuvo en cuenta

los mayores pesos y los resultados de los bioensayos de citotoxicidad (M y la

LC50); estos últimos resultados se muestran mas adelante.

Del proceso de fraccionamiento se obtuvieron 12 fracciones a partir de los

tres extractos seleccionados (TNF, TNR y TSR) como se muestra en la tabla

2.

Tabla 2. Pesos en gramos de las fracciones obtenidas a partir de los

extractos totales iniciales seleccionados (TNF, TSR y TNR)

Solvente TNF TNR TSR

40

Page 41: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Éter de petróleo 10,2714 10,7008 11,4433Diclorometano 11,9586 15,0651 8,3598Acetato de etilo 2,7816 3,9444 2,4325Etanol acuoso 19,4712 18,1697 17,987

La prueba química con el reactivo de Dragendorff en los extractos TNR, TNS,

TSR y para la fracción mínima activa dieron positivas observándose un

precipitado amarillo en todos los casos.

7.2 Resultados de los bioensayos de citotoxicidad con A. salina

Es de importancia mencionar que los porcentajes de mortalidad de las

pruebas de citotoxicidad son la cuantificación de las observaciones y son

tomados como resultados cualitativos, a los que no se les aplico ningún

estadístico de comprobación. En la figura 10 se observan los M (porcentajes

de mortalidad) para los extractos etanólicos totales obtenidos a partir de la

maceración en frío (con base a la tabla 6.; anexo 12.2); en donde el valor

mas alto corresponde a TNF con un 100% de individuos muertos para 1000

µg/mL, 48.33% para 100 µg/mL y 1.67% para 10µg/mL.

Los extractos etanólicos totales de nervaduras (TNR) y de hojas secas (TSR)

presentaron las mortalidad es más altas del grupo de extractos obtenidos por

medio del sistema de reflujo; para el TNR de 98.33% para 1000 µg/mL,

53.33% para 100 µg/mL y 23.33% para 10µg/mL; y para el TSR de100%

para 1000 µg/mL, 40% para 100 µg/mL y 13.33% para 10µg/mL de extracto;

la actividad biológica en este grupo de extractos es similar (figura 11 con

base en la tabla 6, anexo 12.2).

41

Page 42: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

µg/mL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CA CM TFF TSF TPF TNF

Extracto

Porc

enta

je d

e m

orta

lidad

100010010

Figura 10. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto (1000, 100 y 10 µg/ml), para las extracciones totales realizadas por maceración en frió (ver datos en la tabla 6. anexo 12.2); control agua (CA), control metanol (CM).

µg/mL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CA CM TFR TSR TPR TNR

Extracto

Por

cent

aje

de m

orta

lidad

100010010

Figura 11. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto (1000, 100 y 10 µg/ml), para las extracciones totales realizadas por reflujo en etanol (ver datos en la tabla 6. anexo 12.2); control agua (CA), control metanol (CM).

Para el caso de las fracciones solo se presentó actividad biológica en los

bioensayos correspondientes a concentraciones de 1000 µg/mL; la actividad

42

Page 43: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

biológica más alta corresponde a las tres fracciones en acetato de etilo; las

mortalidad es que presentaron las demás fracciones son bajas (figura 12).

µg/mL

0102030405060708090

100

C TNF TSR TNR

Fracción

Porc

enta

je d

e m

orta

lidad

100010010

Figura 12. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina para las fracciones obtenidas a partir de la separación liquido-liquido con solventes de diferentes polaridades a partir de los extractos totales de TNF, TNR y TSR; éter de petróleo (Éter), diclorometano (CH2Cl2), acetato de etilo (AcEtOH), fracción de etanol acuoso (H20) y los controles en agua (CA) y en metanol (CM) (datos anexo 12.2 tabla 6).

7.3 Cálculos de LC50

Por medio del programa TRIMMED SPEARMAN-KARBER ESTIMATION OF

LC50 VALUES <LC50> versión 1.00, se calcularon los valores de la LC50

para todos los bioensayos de citotoxicidad, todas las concentraciones

calculadas tienen un 95% de confianza; en las pruebas realizadas para los

extractos etanólicos totales los valores más bajos de la LC50 son los de

46.86 µg/mL para TNR, de 64.97 µg/mL para TSR y de 73.59 µg/mL como lo

muestra la figura 12; para el caso de las fracciones las LC50 estimadas son

las mismas para las fracciones de acetato de etilo (263.22 µg/mL con

intervalos de confianza del 95%). Se obtuvo una fracción mínima con

actividad biológica M del 100% a contracción de 1000 µg/mL, con un LC50

de 316.6 µg/mL, esta fracción (FMTA) es resultado de la extracción por

medio de sistemas de fraccionamiento continuo liquido-liquido.

43

Page 44: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

LC50 en µg/ml

178,05101,01

270,30

73,59

561,15

64,97 87,6546,86

TFF TSF TPF TNF TFR TSR TPR TNR

Extracto

µg/ml

Figura 13. Concentraciones letales LC50 para los diferentes extractos totales (ver datos de origen en la tabla 6. anexos 12.2)

7.4 Resultados olfatométricos

Después de 10 repeticiones de la metodología del bioensayo, se sumaron el

número de individuos por cada uno de los comportamientos de acuerdo a las

observaciones directas de cada repetición, se encontró que los

comportamientos predominantes fueron los de repelencia con un 32% y la

pasividad con 33 % de los individuos que se utilizaron en el ensayo

olfatométrico con M. rosae; los comportamientos de los individuos se pueden

observar en la tabla 3. expresados en porcentajes de individuos que tuvieron

dicho comportamiento (R. repelencia, A atracción, I indecisión y P pasividad);

el valor calculado del análisis de varianza de Fridman para esta prueba es de

13.52 y el tabulado es de 7.82 (valor correspondiente a cuatro variables, con

∞ repeticiones, con α < 0.05, es decir con 95% de confianza, según Sydney y

Castellan 1995)

44

Page 45: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

Tabla 3. Comportamientos de M. rosae observados en el bioensayo

olfatométrico, expresados en porcentajes

ComportamientoPorcentaje de individuos

(%)Repelencia (R) 32Atracción (A) 18Indecisión (I) 17Pasividad (P) 33

La diferencia critica entre los diferentes comportamientos (R, A, I y P) se

encuentra en la tabla 4; el valor calculado es de 11.38 para Z α/k(k-1) se toman

los valor superiores al valor calculado. Los comportamientos que presentaron

diferencias criticas son la repelencia y la pasividad.

Tabla 4. Diferencias entre las variables olfatométricas para repeticiones

con duración de 10 minutos cada una.

Comparación Diferencias entre condiciones

R* vs. A 14R* vs. I 15R vs. P 1A vs. I 1A vs. P* 15I vs. P* 16

R = Repelencia, A = Atracción, I = indecisión, P = Pasividad, * variable con diferencias criticas

7.5 Resultados adicionales

Con estos resultados se pretende mostrar los datos obtenidos a partir de

materiales obtenidos después de todo el proceso metodológico, así como la

comprobación de los tiempos aplicados según la literatura para las pruebas

biológicas olfatométricas. Adicionalmente se trabajaron muestras de broza

(desechos en la producción de los cigarrillos, contienen pedazos de

nervaduras y fragmentos de lamina de las hojas) y las nervaduras

45

Page 46: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

desechadas en la elaboración de cigarrillos, ambas son mezclas de

diferentes tabacos N. tabacum y N. Rustica.

Se efectuaron extracciones totales por medio del sistema de reflujo con

acetato de etilo; además las concentraciones se tomaron con un rango más

amplio para poder tener un estimativo más correcto en caso de que no se

presentasen las mismas actividades toxicológicas; como se observa en la

figura 13 los M para el extracto total broza son muy bajos (97% a 2000

µg/mL, 58% a 1000 µg/mL, 17% a 100 µg/mL y de 0% a 10 µg/mL) en

comparación a los de las nervaduras de tabaco negro (N. tabacum).

µg/mL

0102030405060708090

100

TNR TMNR TBR

Extracto

Porc

enta

je d

e m

orta

lidad

20001000100

Figura 14. Porcentaje de mortalidad (M) de A. salina por concentraciones de extracto (2000, 1000 y 100 µg/mL), para las extracciones totales realizadas por reflujo en acetato; nervaduras de tabaco (TNR), mezclas de nervaduras (TMNR) y broza (TBR).También se ampliaron los tiempos de exposición de M. rosae ante el aroma

del extracto etanólico total de nervaduras de tabaco, de 10 minutos a 30

minutos por repetición, para poder determinar si la metodología tomada de la

literatura realmente es la más adecuada para este caso; se observó que la

actividad de repelencia es mayor, debido a que muestra un 48% de

individuos repelidos, un 3% de los individuos atraídos, un 15 % de individuos

indecisos y un 34 % de los individuos permanecieron pasivos.

46

Page 47: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

En algunas de las repeticiones olfatométricas se observó la muerte de varios

individuos, en total se observo que un 10% de los áfidos murieron.

La Fr. (Análisis de Friedman) calculado para estos ensayos es de 71.64, y la

variable con mayores diferencias criticas fue la repelencia (tabla 5), es

importante anotar que todas las comparaciones son significativas debido a

que son mayores al valor calculado de Z α/k(k-1) (11,80) pero se toman los

valores mayores cuando se presentan estos casos (Sydney & Castellan

1995).

Tabla 5. Diferencias entre las variables olfatométricas, para repeticiones

con duración de 30 minutos cada una

Comparación Diferencias entre condiciones

R* vs. A 45R* vs. I 33R vs. P 14A vs. I 12A vs. P 31I vs. P 19

R = Repelencia, A = Atracción, I = indecisión, P = Pasividad, * variable con diferencias criticas.

8. DISCUSIÓN

De acuerdo a los resultados obtenidos, se observo que existen diferencias en

el porcentaje de mortalidad (M) de acuerdo al tipo de muestra utilizada en las

extracciones totales etanólicas. en el caso de las hojas frescas de N.

tabacum, el material posee un peso adicional correspondiente al agua

almacenada (Azcon–Bieto & Taion 1993; Taiz & Zeiger 1998) en

comparación al material seco o deshidratado, si se hace la comparación del

material vegetal neto, sin tener en cuenta el peso del agua, el peso es menor

47

Page 48: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

y por lo tanto los compuestos activos se ven también disminuidos (Pedrozo

1999).

Las LC50 correspondientes a los extractos TNF, TSR y TNR son las más

bajas de las ocho primeras extracciones, esto puede ser debido a que la

nicotina es producida en las raíces de la planta, es transportada a través de

los tallos para que finalmente sea almacenada en las hojas, en cercanía de

las nervaduras principales de la misma, la parte periférica de la hoja tienen

concentraciones menores de nicotina (Quiroga 1990); según Ascon–Bieto y

Taion (1993) la nicotina es principal metabolito secundario con actividad

biológica presente en el tabaco; también es importante resaltar que las

correspondientes muestras se encontraban deshidratadas, por lo tanto la

cantidad de material vegetal tratado es mayor que en el caso de las hojas de

frescas (Pedrozo 1999).

Los resultados obtenidos en las pruebas de citotoxicidad de las fracciones

producto del fraccionamiento discontinuo de los extractos TNF, TSR y TNR,

son un poco confusos por que la letalidad se ve disminuida

considerablemente incluso en las fracciones mas activas. En el caso de las

fracciones solubles en acetato de etilo no se ve actividad significativa en las

concentraciones de 100 y 10 µg/mL; también el hecho que se observó

actividad tóxica en extracciones solubles en otros solventes, como es el caso

de las fracciones solubles en éter de petróleo (en especial la proveniente de

TNR). La presencia de actividad biológica en estas fracciones son

indicadores de que existen compuestos activos con diferentes polaridades

incluso diferente naturaleza química con niveles de toxicidad como terpenos

como los piretroides, aceites esenciales (Margina & Zhelijazkov 1994, Taiz

& Zeiger 1998), sesquiterpenolactonas, triterpenos (Rodríguez 1989),

flavonoides (Moreno-Murillo et al. 1980, 1981), rotenonas, cumarinas (Hu et

48

Page 49: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

al. 1993); ésta puede ser la razón de que los extractos etanólicos totales

tengan una mayor toxicidad.

La representatividad de las fracciones solubles en éter de petróleo y en

etanol acuoso no es mucha debido a que las concentraciones de letalidad

media están por encima de 1000 µg/mL, en estos casos no se toman como

mezclas o sustancias toxicas (Hamilton et al. 1977), pero no podemos negar

su importancia de su actividad fisiológica como lo demuestran cuando se

encuentran todas juntas en los extractos totales etanólicos.

La concentración de letalidad media (LC50) en las pruebas con A. salina para

la mezcla mínima de tabaco es muy alta en comparación a la del extracto

total de nervadura de tabaco, esta última tiene una concentración un 80 %

inferior a la de la mezcla mínima activa (LC50 para TNR = 46.86 µg/mL vs.

LC50 para la mezcla mínima activa es de 316.60 µg/mL). La mezcla de

diferentes tipos de tabaco (mezclas de nervaduras y la broza) se efectúa

para bajar el contenido de nicotina en los cigarrillos (Quiroga 1990), por

ende los demás compuestos activos presentes en dicha mezcla también se

verán disminuidos

Los valores del análisis de varianza bifactorial por rangos de Friedman nos

muestran que existen diferencias significativas entre los comportamientos

adoptados por los M. rosae, negándose la hipótesis nula; al presentarse

mortalidad (10 individuos en total) en la prueba de 30 minutos por repetición

los individuos que muestran pasivos indican que existen características

toxicas del aroma; además se demostró que la metodología propuesta por

Petterson (1970), Jaffe & Sánchez (1991), Arango (1994) y Cerda et al.

(1994) no tienen la efectividad con respecto al tiempo de exposición.

49

Page 50: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

9. CONCLUSIONES

Por medio de los resultados de las pruebas estadísticas de Friedman (tamto

las correspondientes para los tiempos de exposición de 10 minutos como

para las pruebas de 30 minutos) se concluyó que los extractos totales de

nervadura de tabaco extraídos mediante la técnica de reflujo, utilizando

etanol como solvente, tienen actividad biológica de repelencia de M. rosae.

A partir de las concentraciones de letalidad media LC50 y los porcentajes de

mortalidad se logró determinar que los extractos totales etanólicos son más

tóxicos que las fracciones obtenidas en los fraccionamientos liquido-liquido,

incluso que la mezcla mínima activa obtenida de las nervaduras de tabaco.

Aunque la nicotina es una de las sustancias mayormente estudiada debido a

la problemática de la salud humana, y que se ha reportado como una

sustancia potencialmente insecticida, no es el único compuesto del tabaco

con actividad biológica; la eficiencia de un insecticida y repelente botánico

con base a la extracción del tabaco no solo se debe a la acción de la

nicotina, también a la acción de toda la mezcla de compuestos secundarios

extraídos.

Se observaron diferencias entre los métodos de extracción, siendo el sistema

de reflujo con el que se obtuvo mayores cantidades de extracto (TSR 42.34 g

y TNR 50.40 g a partir de 500 gramos de muestra); mejores resultados en la

prueba biológica de toxicidad (LC50 = 46.86 µg/mL para TNR y LC50 = 64.97

µg/mL para TSR), mostrando que los extractos TSR y TNR fueron más

tóxicos, por lo tanto se obtuvieron metabolitos secundarios con actividad

biológica en mayor cantidad.

Se comprobó la existencia de alcaloides a través de la prueba con el reactivo

de Dragendorff, la presencia de otros metabolitos secundarios como algunos

50

Page 51: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

terpenos (fracciones en éter de petroleo) y flavonoides (fracciones en etanol

acuoso) pueden ser la razón de la mayor actividad biológica de TNR, TNF y

TSR.

La broza no es la mejor fuente de extractos activos, debido a la mezcla de

especies y variedades, pero las nervaduras desechadas por las empresas de

cigarrillos tiene características similares en cuanto a la actividad biológica en

relación con las nervaduras de N. tabacum.

Con este trabajo se concluyó que las nervaduras secas de N. tabacum si

tiene una actividad biológica de repelencia, es un potencial producto para el

control de posibles plagas de insectos; un gran porcentaje de individuos

permanecieron inactivos un 10% de estos murieron; además los desechos de

las empresas de tabaco podrían llegar a ser una fuente de fácil acceso para

la elaboración de este producto.

Con base en la metodología de la investigación para la elaboración de un

producto insecticida y repelente de insectos a partir del tabaco (N. tabacum)

se beben seguir los siguientes pasos:

1. El material debe ser deshidratado y molido con fin de facilitar y

potencializar la extracción.

2. Montar un sistema de extracción que utilice una fuente de calor, el

reflujo o el sistema de Soxhlet, utilizando como solvente etanol; se

debe tener en cuenta que muchos metabolitos secundarios son

termolábiles como la nicotina, es fundamental el control de la

temperatura; por cada kilogramo de material se utiliza entre tres y

cuatro litros de solvente; el sistema de reflujo es más económico,

sencillo y es utilizado para extracciones rápidas.

51

Page 52: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

3. Se efectúa un filtrado para separa el material vegetal del extracto total

etanólico.

4. Se recupera el solvente a presiones y temperaturas controladas; en

laboratorio la recuperación de los solventes se efectúa por medio de

un rotavapor aunque existen en el mercado aparatos industriales

similares y de mayor escala.

5. El secado de la resina o mezcla activa se realiza dejando que el

excedente de solvente se evapore de manera natural.

Esta metodología propuesta es mucho más rápida y menos costosa que la

utilizada para la extracción de alcaloides como la nicotina, en la cual se

utilizan solventes (acetato de etilo, diclorometano y cloroformo) y reactivos

como ácido sulfúrico entre otros (Scharepin et al. 2000) que son costosos y

en su mayoría se encuentran regulados por el gobierno.

10. RECOMENDACIONES

• Es recomendable realizar pruebas fisiológicas de contacto e ingestión

para insectos con los extractos totales.

• Estudiar las posibles actividades fungicida y bactericida de los

extractos.

• En caso de comercialización del producto, efectuar las pruebas de

toxicidad con peces, aves y mamíferos.

• Seria interesante efectuar estudios fitoquímicos de los compuestos

que actúan como colaboradores de la nicotina en los extractos totales

del tabaco.

• Es importante revaluar los tiempos de exposición al aroma en futuras

pruebas olfatométricas, con el fin de poder estimar mejor las

actividades biológicas de los compuestos o mezclas de compuestos

de estudio.

52

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12. ANEXOS

12.1 Equipos utilizados

Figura 15. Sistema de Rotavapor; a. BUCHI R 111 rotavapor, b. BUCHI 461 water bath, c. BUCHI B 169 vacuum system, d. BUCHI B-720 vacuum controler.

60

a.

c.

b.

d.

Page 61: ESTUDIO BIODIRIGIDO DE LOS EXTRACTOS DE TABACO, …

12.2 Formatos y datos

Tabla 6. Porcentajes de mortalidad para cada extracto total obtenido

junto con la LC50 por extracto en µg/ml

Tratamientos ConcentracionesExtracción Extracto 1000

µg/ml100µg/ml 10µg/ml

LC50 en µg/ml

Maceración en frío

TFF 83,33 21,67 15,00 178,05TSF 93,33 35,00 8,33 101,01TPF 76,67 16,67 1,67 270,30TNF 100,00 48,33 1,67 73,59

Reflujo

TFR 26,67 11,67 0,00 561,15TSR 100,00 40,00 13,33 64,97TPR 90,00 41,67 8,33 87,65TNR 98,33 53,33 23,33 46,86

Controles Agua 0 0 0Metanol 100 100 100

Tabla 7. Porcentajes de Mortalidad de A. salina para las fracciones

obtenidas a partir de TNF, TSR y TNR, además de las LC50 en µg/ml.

Tratamientos ConcentracionesExtracto Solvente 1000 µg/ml 100µg/ml 10µg/ml

LC50 en µg/ml

TNF

Éter de ptr. 10 0 0 NCDiclorometano 0 0 0 NCAcetato de Et. 100 0 0 263.22Etanol acuoso 20 0 0 NC

TSR

Éter de ptr. 11.67 0 0 NCDiclorometano 3.33 0 0 NCAcetato de Et. 100 0 0 263.22Etanol acuoso 50 0 0 316.23

TNF

Éter de ptr. 40 0 0 NCDiclorometano 0 0 0 NCAcetato de Et. 100 0 0 263.22Etanol acuoso 11.67 0 0 NC

Controles Agua 0 0 0Metanol 100 100 100

NC = concentraciones no calculables o no validos.

61