FITOQUÍMICOS. Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. Tema 2. Polisacáridos.

Transcripción

1 Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. Tema 2. Polisacáridos. Tema 3. Terpenos y esteroides. Tema 4. Fenoles simples. Tema 5. Polifenoles. Tema 6. Curcuminoides. Tema 7. Taninos. Tema 8. Lignanos y antraquinonas. Tema 9. Alcaloides FITOQUÍMICOS

2 Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. 1. Métodos de separación (cromatográficos). 2. Métodos de elucidación estructural (espectrofotométricos, electroforéticos, etc.). 3. Métodos farmacológicos (actividad microbiana, insecticida, parasiticida, antitumoral, antiviral, inmunoestimulante, etc.; Planta bench top assays). Extracto OPERACIONES PRELIMINARES Identificación botánica del material (muchas variedades) Selección de la parte del vegetal a extraer (parte útil) Inactivación de los sistemas enzimáticos del vegetal si se trabaja con material fresco Desecación de los vegetales bajo condiciones controladas para evitar transformaciones químicas de los componentes Separación grosera Separación fina Caracterización Propiedades Farmacológicas y/o saludables

3 Compuestos químicos estroma Planta molturación para destruir el estroma FACILITAR la liberación de los principios Extracción de los principios activos

4 Compuestos químicos estroma Planta molturación para destruir el estroma FACILITAR la liberación de los principios Extracción de los principios activos

5 Cultivo de callos vegetales de una planta seleccionada (ej. libre de virus) Cultivo de plantitas derivadas de callos vegetales de una planta seleccionada (ej. libre de virus)

6 ADN mrna RTasa cadn Fragmentos de ADN Inserción en plásmidos (ej. fago lambda (Agrobacterium spp.)

7 paclitaxel

8 EXTRACCIÓN Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico disolvente. Extracción simple o maceración (en caliente se denomina infusión) Extracción continua o percolación (se utiliza para la extracción de perfumes muy valiosos)

9 EXTRACCIÓN Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico disolvente. Extracción simple o maceración Extracción continua o percolación Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet) (prácticas de ATA)

10

11 EXTRACCIÓN Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico disolvente. Extracción simple o maceración Extracción continua o percolación Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet) Extracción con fluidos supercríticos (EFS) Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína.

12 Extracción con fluidos supercríticos (EFS) Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína. Estado intermedio entre gas y líquido. Presión Pc sólido líquido gas Fluido supercrítico Punto crítico Gran aumento de la capacidad disolvente. Variación de la capacidad disolvente por variación de P y T ambos por encima del punto crítico. La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos. Temperatura Tc Muy baja tensión superficial que permite una alta penetrabilidad a través de sólidos Mayor difusividad que en líquidos

13 Propiedades críticas de varios solventes Solvente Peso molecular Tª crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol K atm g/cm3 CO2 44,01 304,1 72,8 0,469 H2O 18,02 647,3 218,3 0,348 Etileno 28,05 282,4 49,7 0,215 Propileno 42,08 364,9 45,4 0,232 Metanol 32,04 512,6 79,8 0,272 Etanol 46,07 513,9 60,6 0,276 Acetona 58,08 508,1 46,4 0,278

14 Propiedades críticas de varios solventes Solvente Peso molecular Tª crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol K atm g/cm3 CO2 44,01 304,1 72,8 0,469 H2O 18,02 647,3 218,3 0,348 Etileno 28,05 282,4 49,7 0,215 Propileno 42,08 364,9 45,4 0,232 Metanol 32,04 512,6 79,8 0,272 Etanol 46,07 513,9 60,6 0,276 Acetona 58,08 508,1 46,4 0,278

15 Ventajas de la extracción con fluidos supercríticos (reducen los riesgos de degradación de principios por la manipulación). Flexibilidad Selectividad Bajo costo No degradación de los extractos Fácil acoplamiento a cromatógrafo de gases y a equipo de HPLC

16 Extracción liquido liquido en Soxhlet con disolventes de polaridad creciente. Los distintos disolventes permiten la extracción de compuestos de distinta polaridad sin tener que calentar en exceso.

17 Extracción líquido liquido. Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes. Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad y afinidad. Se denomina también de reparto. Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. Se utilizan las propiedades acido base de los compuestos, jugando con los ph de los disolventes de extracción. Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide. En medio ácido forman sales solubles en agua. En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos como el etil acetato.

18 Fase apolar Concentración de compuestos apolares Fase polar Concentración de compuestos polares

19 Extracción líquido liquido. Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes. Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad. Se denomina también de reparto. Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. Se utilizan las propiedades acido base de los compuestos, jugando con los ph de los disolventes de extracción. Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide. En medio ácido forman sales solubles en agua. En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua pero soluble T. Girbes en y P. disolventes Jiménez orgánicos como el etil acetato.

20 Fase apolar, más ligera Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas Fase polar, más pesada Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles Curcumina

21 morfina Fase apolar, más ligera Fase polar, más pesada Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas (Curcumina) Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles (Curcumina)

22 acetilo morfina Fase apolar, más ligera Fase polar, más pesada Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas Papaver somniferum (adormidera; contiene distintos alcaloides Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles Curcumina

23 acetilo metoxi acetilo morfina Fase apolar, más ligera Fase polar, más pesada Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas Papaver somniferum (adormidera; contiene distintos alcaloides Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles Curcumina Metoxi morfina: codeína Diacetil morfina: heroína

24 Morfinano de codeína y morfina

25 CODEÍNA: RESTRICCIONES DE USO COMO ANALGÉSICO EN PEDIATRÍA Fecha de publicación: 17 de junio de 2013 Tras conocerse casos graves, algunos de ellos mortales, asociados a la administración de codeína en niños para el tratamiento sintomático del dolor, se recomiendan las siguientes restricciones: La codeína está indicada únicamente para el tratamiento del dolor agudo moderado en niños mayores de 12 años para los que no se considere adecuado el uso de ibuprofeno o paracetamol como único analgésico. La codeína es un opioide que, entre otras indicaciones, se encuentra autorizado como analgésico, bien como monofármaco o en combinación con otros principios activos (paracetamol, ibuprofeno o ácido acetil salicílico). El efecto farmacológico de la codeína se debe a su transformación en morfina a través de la enzima CYP2D6 del citocromo P450. Existen diferencias genéticas en cuanto a la expresión de esta enzima que determinan el grado de esta metabolización. Así las personas con deficiencia en la enzima CYP2D6 obtendrán un menor efecto analgésico mientras que aquellas que tengan más de dos copias del gen que la codifica (metabolizadores ultra rápidos) transformarán la codeína en morfina más rápidamente y por tanto tendrán más posibilidades de presentar reacciones adversas derivadas de la intoxicación por morfina.

26 ARRASTRE DE VAPOR Un procedimiento sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor. El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.

27 ARRASTRE DE VAPOR Un procedimiento sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor. El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.

28 METODOS GENERALES DE SEPARACIÓN. Sublimación (cafeína) Destilación (productos volátiles separables por el punto de ebullición; aceites esenciales) Liberación fraccionada (solubilización acuosa de sales de alcaloides en mezclas complejas insolubles en agua) Cristalización fraccionada (se aprovecha la solubilidad dependiente de temperatura en diferentes disolventes; ej. sacarosa) Técnicas cromatográficas. Se basan en las propiedades de: adsorción desorción (columna y capa fina) reparto o partición exclusión molecular (columna) iónicas (intercambio iónico; columna) afinidad (columna) Electroforésis Papel y derivados de celulosa Geles de poliacrilamida (proteínas; analítica) Capilar (analítica y preparativa)

29 Cromatografía de adsorción desorción. Soporte sólido microporoso (sílice, alúmina, tierra de diatomeas, caolín, carbonato cálcico, etc.) al que se adsorben los compuestos disueltos en un disolvente. Los compuestos adsorbidos se eluyen con el mismo disolvente o con otro diferente. La adsorción depende de factores de carga y de polaridad. Los disolventes juegan un papel importante al provocar la desorción selectiva de cada compuesto. La detección se realiza por Tinción o por visualización con lámpara UV.

30 Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor) Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas) Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) Cromatografía en capa fina versatilidad adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico velocidad sensibilidad disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas Rf: distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nm y onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV. Capa fina preparativa: se aplica T. Girbes la y P. muestra Jiménez en una línea continua.

31 Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor) Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas) Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) Cromatografía en capa fina versatilidad adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico velocidad sensibilidad disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas Rf: distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nm y onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV. Capa fina preparativa: se aplica T. Girbes la y P. muestra Jiménez en una línea continua.

32

33 Cromatografía de gases

34

35 Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)

36 Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)

37

38 ESPECTROMETRÍA DE MASAS Fragmentación y separación de los iones positivos por relación masa/carga.

39 Espectrometría de masas de lectinas de S. ebulus Jimenez y cols. (2013) Food Chemistry (136:794 80) SELfd Lectina del tipo B B de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus) Ebulina f proteína inactivadora de ribosomas del tipo A B de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus)

40 Espectrometría de masas de lectinas de S. ebulus Jimenez y cols. (2013) Food Chemistry (en prensa) Péptidos trípticos de SELfd Péptidos trípticos de ebulina f