1.OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ACEITES ESENCIALES Y AROMAS
Los aceites esenciales son mezclas de compuestos orgánicos volátiles productos del metabolismo secundario de las plantas aromáticas. Se emplean para la elaboración de saborizantes, aromatizantes, licores, perfumes, artículos de aseo, y como materias primas para productos farmacéuticos y en la síntesis orgánica fina. El mercado de los aceites esenciales es bastante dinámico, competitivo y en continua transformación para adaptarse a las exigencias del consumidor. La consolidación de una industria de aceites esenciales capaz de competir en el nivel internacional requiere de la capacitación y formación de recursos humanos que la respaldan científicamente en áreas como extracción de esencias, análisis, control de calidad y transformación de las mismas, además de asesoría técnica en el cultivo, recolección de materia prima, almacenamiento, tratamiento y control de calidad.
Los trabajos de investigación realizados dentro de este campo en el Laboratorio de Cromatografía, incluyen estudios sobre métodos de extracción de volátiles tales como el arrastre por vapor (SD), la destilación-extracción con solvente simultánea (SDE), la extracción con fluidos supercríticos (SFE) y asistida por la radiación de microondas. La caracterización de aceites esenciales se ha llevado a cabo por espectroscopía infrarroja, espectroscopía RMN y por cromatografía de gases de alta resolución (HRGC) utilizando detectores de ionización en llama (FID), selectivo de nitrógeno y fósforo (NPD), de captura de electrones (ECD) y detector selectivo de masas (MSD).
2. TRANSFORMACIÓN CATALÍTICA DE PRODUCTOS NATURALES
Una estrategia adecuada para responder a las necesidades del mercado consiste en la modificación de los productos comerciales disponibles, por medio de diversas rutas de transformación. Debido a que muchos de estos productos se destinan al consumo humano, las transformaciones deben efectuarse sin introducir en ellos sustancias tóxicas.
En el Laboratorio de Cromatografía se investiga la posibilidad de transformar los aceites esenciales de cítricos y su principal componente, el limoneno, por medio de catalizadores heterogéneos que, entre otras ventajas, permiten prescindir del uso de solventes y otros reactivos químicos incompatibles con productos para el consumo humano. También se ha estudiado la transformación de aceites esenciales bajo la acción de la luz ultravioleta, el calentamiento, la superficie ácida de las zeolitas ZSM-5 y HY, y por hidrogenación catalítica.
3. MODELAJE MOLECULAR
A través del modelaje de las interacciones entre moléculas orgánicas y sólidos porosos, ha sido posible hallar los sitios de adsorción del limoneno y otros dipentenos en la zeolita Y. El modelaje molecular también permite estudiar relaciones “huésped-cavidad receptora”, tales como las que suceden en las columnas cromatográficas que poseen ciclodextrinas en su fase estacionaria para la realización de separaciones quirales. Nuestro interés inmediato es utilizar el modelaje molecular para establecer relaciones cuantitativas entre la estructura y la actividad antioxidante de compuestos heterocíclicos nitrogenados de la familia de las tetrahidroquinolinas.
4. ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE
Como prueba de la actividad antioxidante (in vitro) de compuestos de diverso origen (naturales, sintéticos o extractos de plantas), las sustancias carbonílicas volátiles, productos finales de la degradación oxidativa de lípidos, pueden ser monitoreadas en un sistema lipídico modelo, sometido al proceso de oxidación inducida por radicales libres (reactivo Fenton), radiación ionizante o al calentamiento en la presencia de O2. La disminución considerable de los niveles de compuestos carbonílicos en el sistema lipídico modelo sometido a la oxidación, significará la supresión del proceso de lipoxidación por varios mecanismos (“secuestro” competitivo de radicales libres por las moléculas de antioxidante, reacciones de éstas con peróxidos, etc.), y la manifestación, por ende, de una actividad antioxidante in vitro de la(s) sustancia(s) de ensayo.
En el Laboratorio de Cromatografía se han desarrollado y validado técnicas de derivación y extracción de sustancias carbonílicas volátiles, marcadores de lipoxidación, empleando 2-hidrazinobenzotiazol (HBT) y pentafluorofenilhidracina (PFPH) como agentes derivatizantes, y extracción en fase sólida, como técnica de aislamiento, de estas sustancias. El método estandarizado se aplica a diferentes sistemas lipídicos (aceites vegetales) y acuosos (orina, bebidas alcohólicas, extractos vegetales, etc.), para determinar el contenido de aldehídos y cetonas volátiles, y para monitorear la actividad antioxidante de extractos vegetales (aceites esenciales y plantas completas). Actualmente, junto con el monitoreo de compuestos carbonílicos volátiles, también se determina la degradación de los ácidos grasos insaturados, analizándolos vía GC-MS como sus derivados metílicos.
5. ANÁLISIS AMBIENTAL
El análisis de contaminantes orgánicos en matrices ambientales se constituye en uno de los principales campos de acción de la cromatografía de gases y de la espectrometría de masas. La implementación y adaptación de las normas oficiales establecidas por organismos como la U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA) y la Comunidad Económica Europea, para la determinación de sustancias orgánicas reguladas en muestras de agua, de suelos y en matrices atmosféricas ha servido como tema de investigación en varios trabajos realizados en el Laboratorio de Cromatografía. Dentro de los contaminantes estudiados están: fenoles, hidrocarburos poliaromáticos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs), BTEX, compuestos nitroaromáticos, pesticidas organoclorados, organonitrogenados y organo-fosforados en muestras de aguas superficiales, subterráneas, suelos y lodos.
6. QUÍMICA FORENSE
En el Centro se investiga la aplicación de la cromatografía de gases y la espectrometría de masas en la detección y cuantificación de analitos de interés en la química forense. Dentro de estos trabajos figuran la determinación de drogas ilícitas, alcohol y solventes, en fluidos y tejidos, control de doping, análisis de acelerantes de incendios provocados, residuos de explosivos y precursores.