EXTRACCIÓN DE LOS PRINCIPIOS EDULCORANTES DE LA

Revista de Ciencias Agrarias y Tecnología de los Alimentos Vol. 20 – 2002
Trabajo de Investigación
EXTRACCIÓN DE LOS PRINCIPIOS EDULCORANTES DE LA
STEVIA REBAUDIANA
Alicia Ester Soto1 y Susana Del Val2
RESUMEN: El objetivo de la experiencia descripta a continuación fue evaluar
los métodos para aislar los glicósidos causantes del sabor dulce de las hojas de la
Stevia rebaudiana con la intención final de hallar un proceso económicamente
conveniente que pudiera ser implementado a escala industrial. Aunque el
resultado fue positivo, el trabajo no fue publicado, limitándose su difusión a un
informe interno. Considerando la tendencia actual al uso de productos naturales
y el interés vigente por la Stevia rebaudiana hemos decidido la publicación del
trabajo completo. El método propuesto produjo un rendimiento de alrededor de 5
% de glicósidos sobre la base del peso de hojas secas, el único solvente usado
fue alcohol etílico, siendo el proceso relativamente simple.
Palabr as clave: Stevia rebaudiana , esteviósido, esteviol, edulcorante, yerba
dulce.
EXTRACTION OF THE SWEETENER CONSTITUENT OF STEVIA
REBAUDIANA
ABSTRACT: The objective of the experience described below was to evaluate
the methods for the isolation of the glycosides which cause the sweet taste of
leaves of Stevia rebaudiana . The final scope of this work was to find out an
economically convenient process that could be implemented at industrial scale.
Though the result was successful, the work was not published, being only
diffussed as an internal report.
Considering the present tendency to use natural products, and the interest for the
Stevia rebaudiana , we decided to publish the complete work. The method
proposed, yielded about 5 % of glycosides on dry leaves mass basis, the only
solvent used was ethyl alcohol, being the process relatively simple.
Key wor ds: Stevia rebaudiana , stevioside, steviol, sweetener, yerba dulce
Recibido: 14/10/02
Aceptado: 10/12/02
Dir ección par a cor r espondencia:
1
Laboratorio de Química Orgánica. Departamento de Química. Facultad de Ingeniería. UBA.
E-mail: [email protected]
2
Ibidem. INTI. E-mail: [email protected]
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INTRODUCCIÓN
La experiencia descripta más adelante fue efectuada en el año 1986.
En ese momento el objetivo del trabajo fue evaluar los métodos de
obtención de los glicósidos responsables del sabor dulce de las hojas de la
Stevia rebaudiana descriptos en la bibliografía, tratando de reproducirlos y
eventualmente modificarlos, teniendo como meta el diseño de un proceso de
extracción económicamente rentable, con vistas a una posible implementación
a escala industrial.
Pese a haberse llegado con éxito al resultado buscado, el trabajo no fue
publicado, limitándose su difusión a un informe de circulación interna.
A la luz de la tendencia actual de retorno a lo natural, se consideró de
interés hacer una revisión vía Internet de publicaciones recientes sobre Stevia
rebaudiana. Comprobada la vigencia del tema se decidió publicar el trabajo
completo efectuado en el laboratorio. Cabe destacar que el principio del
método desarrollado en ese momento, se aplica hoy industrialmente.
La Stevia rebaudiana , Caá-ché o yerba dulce, crece en forma silvestre en
algunas zonas de Paraguay, Brasil y provincias del nordeste argentino. Sus
hojas tienen un intenso sabor dulce, propiedad que se debe al contenido de
glicósidos, de los cuales el esteviósido es el que se halla en mayor proporción.
La hoja en su forma natural es de 10 a 15 veces más dulce que el azúcar
común. Los esteveósidos tienen un poder edulcorante de 200 a 300 veces
mayor que el azúcar, constituyendo un sustituto no calórico y seguro para los
diabéticos.
El esteviósido es un glicósido diterpeno de M = 804,80 y fórmula
C38H60O18. La estructura química fue dilucidada por Mosettig E. et al.1 en
1963, siendo la aglucona el esteviol.
En 1982, Tanaka2 aisló cuatro glicósidos dulces adicionales, presentes en
menor porcentaje, a los cuales denominó rebaudiósidos A, C, D y E (Cuadro
1).
Las estructuras se muestran en las figuras 1 y 2.
Fig.1- Formula general de los
glicósidos de Stevia rebaudiana
6
Fig. 2- Formula del esteviosido
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Cuadr o 1- Esteviol glicósidos pr esentes en la Stevia rebaudiana
Nombre
R1
Esteviol glicósidos más comunes
Esteviósido
-G
Rebaudiósido A
-G
Rebaudiósido C (dulcósido B)
-G
Dulcósido A
-G
Esteviol glicósidos presentes a nivel de trazas
Rebaudiósido D
-G (2,1)G
Rebaudiósido E
Estructura del esqueleto
Esteviol
R2
-G (2,1)G
-G --(2,1)G
(3,1)G
-G --(2,1)R
(3,1)G
-G (2,1)R
-G (2,1)G
-G --(2,1)G
(3,1)G
-G (2,1)G
-H
-OH
G : b - glucopiranosil (glucosa)
R : a - ramnopiranosil (ramnosa)
MATERIALES Y MÉTODOS
El material usado en las experiencias procedía de un cultivo experimental de
la provincia de Misiones.
En las primeras experiencias de aislamiento de los glicósidos se ensayaron
métodos descriptos en bibliografía. Estos partían de una extracción acuosa o
hidroalcohólica de las hojas de la Stevia rebaudiana . La purificación del
extracto se llevaba a cabo en distintas fases del proceso mediante el uso de
resinas de intercambio iónico y solventes orgánicos tales como metanol, etanol
y dioxano. En ningún caso se obtuvo un producto cristalino, sino jarabes
consistentes, altamente coloreados, de los cuales no se logró precipitar el
esteviósido por adición de alcohol ni cristalizarlo por evaporación.
Ante la falta de resultados positivos se intentaron modificaciones,
fundamentalmente el uso de solventes como acetato de etilo, o mezcla de
acetato de etilo y etanol, en las etapas intermedias con el fin de eliminar
impurezas como clorofilas, taninos, etc. Estos tratamientos tampoco
condujeron a un resultado final satisfactorio.
El único procedimiento que permitió llegar a un producto cristalino con
buen rendimiento se basa en una extracción acuosa del material vegetal a
temperatura controlada seguida de varios pasos de purificación, siendo la etapa
clave del proceso el pasaje del líquido de extracción a través de una resina
(Res.1) que retiene selectivamente los principios edulcorantes y deja pasar los
otros componentes extraídos simultáneamente con éstos. La recuperación del
producto de interés se logró por elución de la columna con una mezcla
hidroalcohólica, completándose la purificación por pasajes sucesivos a través
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de una resina de intercambio catiónica (Res.2), una resina de intercambio
aniónica (Res.3) y una columna de carbón activado granulado.
El extracto final resultó un líquido incoloro que se concentró por
evaporación al vacío hasta la obtención de los cristales.
La identificación de los componentes del extracto se llevó a cabo por
cromatografía en capa delgada contra muestras auténticas de esteviósido y
rebaudiósido. La relación de frente de los standards coincide con los de las
fracciones que se separaron en el producto obtenido.
Condiciones de la cromatografía:
Adsorbente: Silicagel GF 254
Solvente de desarrollo: cloroformo-metanol-agua 90:65:9
R f esteviósido:
0.63
R f r ebaudiósido A: 0.52
DIAGRAMA DE FLUJO
Extracción de las hojas con agua + CaCO3 a 20 ºC
¯
Filtración – Lavado
¯
Defecación con Ca(OH)2
¯
Ajuste de pH y filtración
¯
Pasaje por resina R1
¯
Elución con mezcla hidroalcohólica
¯
Pasaje por resina R2
¯
Pasaje por resina R3
¯
Pasaje por carbón activado
¯
Evaporación al vacío
¯
Obtención de cristales
Técnica exper imental: 50 g de hojas secas de Stevia rebaudiana partidas se
dejaron macerar a temperatura ambiente durante 24 horas en 700 ml de agua
destilada más 2.5 g de carbonato decalcio. Se eliminaron las hojas por
filtración, se agregó 5 g de hidróxido de calcio y se dejó actuar durante 30
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minutos. El extracto se llevó a pH aproximadamente 8 por pasaje de dióxido de
carbono. Luego se filtró al vacío y se pasó por una resina de retención selectiva
hacia solutos no polares de soluciones acuosas (R1). Los glicósidos retenidos
se eluyeron con una solución 70:30 de alcohol en agua. El proceso de elución
se continuó hasta que en el líquido emergente de la columna no se detectara el
producto por TLC. El eluido se pasó sucesivamente por resinas de intercambio
catiónica (R2) y aniónica (R3) y finalmente por una columna de carbón
activado granulado. Se obtuvo así una solución incolora que se concentró por
evaporación al vacío.
El producto cristalino se analizó por cromatografía en capa delgada
utilizando como adsorbente Silicagel GF 254 de Merck y como solvente de
desarrollo una mezcla 90:65:9 de cloroformo-metanol-agua.
RESULTADOS
El método propuesto permite aislar los glicósidos de la Stevia rebaudiana
con un rendimiento de alrededor de 5% sobre la base de las hojas secas.
En el proceso sólo se usa agua y alcohol etílico como solventes, lo cual es
importante teniendo en cuenta el uso alimentario del producto obtenido.
CONCLUSIONES
La relativa simplicidad de las operaciones permitiría su implementación a
escala industrial en las zonas de producción de la planta.
AGRADECIMIENTOS
Al Dr. Osamu Tanaka por la provisión de los standards de esteviósido y
rebaudiósido.
A la firma Rohm & Haas por la provisión de las resinas.
Al Lic. Aecio Poletto por la gestión realizada para la conseguir las hojas de
Stevia y la colaboración prestada en el trabajo de laboratorio en las primeras
etapas de este estudio
BIBLIOGRAFÍA
1. Mosettig, E. et al.1963. J.Am.Chem.Soc. 85:2305.
2. Tanaka, O. 1982. Trends in Analytical Chemistry 1 Nº 11: 246-248.
3. Kobayashi, M. et al.1977. Phytochemistry 16 :1405.
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