“OBTENCIÓN DE GAS PIMIENTA A PARTIR DE CHILE JALAPEÑO

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
REGIÓN POZA RICA-TUXPAN
“OBTENCIÓN DE GAS PIMIENTA A PARTIR DE CHILE
JALAPEÑO (Capsicum annuum)”
TESIS
PARA OBTENER LA ACREDITACIÓN DE LA EXPERIENCIA
RECEPCIONAL DEL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
PRESENTAN:
KARINA ESLAVA HERNÁNDEZ
JAIME ZEPETA ALARCÓN
ASESOR:
ING. LUIS ELÍAS CÁRDENAS PÉREZ
CO-ASESOR:
M.C. RAÚL ENRIQUE CONTRERAS BERMÚDEZ
POZA RICA, VER.
OCTUBRE 2011
ÍNDICE
ÍNDICE.
INTRODUCCIÓN
I
OBJETIVO E HIPÓTESIS
IV
JUSTIFICACIÓN
V
CAPÍTULO I: FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.1.
01
Propiedades del gas pimienta
03
1.1.1. Descripción del chile jalapeño
05
1.1.2. Capsaicina
06
1.2.
Efectos
09
1.3.
Tratamiento
11
1.4.
Marco legal
13
CAPÍTULO II: METODOLOGÍA
15
2.1. Primera etapa: extracción de la capsaicina
2.1.1.
Extracción
de
hidrodestilación
la
capsaicina
asistida
por
15
mediante
radiación
de
microondas
2.1.2.
Cuantificación del nivel de capsaicina por medio
de cromatografía liquida de alta eficacia (HPLC)
2.2.
16
Segunda etapa: elaboración del gas pimienta
19
21
CAPÍTULO III. RESULTADOS
26
CONCLUSIONES
35
ÍNDICE
BIBLIOGRAFÍA
37
GLOSARIO
39
ANEXOS
43
ANEXO 1. Escala Scoville.
43
ANEXO 2. Normas para el empleo de aerosoles defensivos
con agente activo Oleoresin Capsicum (OC).
44
ANEXO 3. Procedimiento para determinar el grado de
capsaicina establecido por la norma NMX-F-3891982.
47
ANEXO 4. Procedimiento para la determinación de la
capsaicina contenida en capsicums según lo
establecido por la norma oficial mexicana NOM119-SSA1-1994.
50
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
La química ha sido desde siempre, una de las ciencias más aplicadas al campo
militar junto con los más recientes conocimientos de física moderna sobre fusión y
fisión nuclear. Pero una de las aplicaciones más preocupantes de esta ciencia, es
su potencial destructivo en el caso de que se emplee con fines bélicos.
Acorde con la vertiente práctica de la química y así como las aplicaciones
militares, se puede encontrar una multitud de usos de dicha ciencia, así como la
industria petroquímica, plantas de reciclaje, etc.
El empleo de agentes tóxicos como gases, es un hecho relativamente reciente,
pero dada su elevada peligrosidad, ha sido restringido y prohibido en numerosas
convenciones internacionales aunque no así respetado por todos los países.
El uso indiscriminado y el terrorismo son los mayores motivos de preocupación
acerca de estas peligrosas armas, así como el uso en guerras no del todo
transparente, como en la guerra del golfo, y en países subdesarrollados.
Durante la primera guerra mundial se buscó la innovación militar, se crearon
diversos gases venenosos. Los más utilizados iban desde el gas lacrimógeno
hasta agentes letales como el fosgeno y agentes incapacitantes como el gas
pimienta, y es aquí donde tiene sus inicios este gas. Esta guerra química fue uno
de los principales elementos de la primera guerra global y también de la primera
guerra total del siglo XX.
Los primeros usos de este agente químico comenzaron en forma de irritante, en
lugar de venenos letales o incapacitantes, se utilizó por primera vez en la primera
guerra mundial. [A, B]
i
INTRODUCCIÓN
Un destino típico de los expuestos al gas era la ceguera. Era un espectáculo
frecuente ver líneas de soldados cegados, con la mano sobre el hombro del
hombre que lo precedía, guiados por un vidente hasta la enfermería.
Hoy en día y ante la creciente ola de asaltos e inseguridad en la gran mayoría de
las ciudades del mundo, cada vez son más las personas que buscan alguna
alternativa para protegerse de los delitos.
El gas pimienta es uno de los elementos que más ha crecido su demanda en los
últimos años, por ser un objeto de defensa que se puede llevar disimuladamente
en alguno de los bolsillos.
Es utilizado principalmente como arma de defensa personal por la mayoría de las
amas de casa, sin embargo, se sabe que también los oficiales de la policía lo
utilizan como una de sus armas, pues muchas veces es difícil calmar a las
multitudes, o algunos maleantes que no se pueden controlar.[D]
Es muy común encontrarlo a la venta en el mercado bajo distintas presentaciones,
como el tipo cartucho, sin embargo, para no llamar la atención de los maleantes se
ha creado en muchas forma de uso común como los lapiceros, labiales, llaveros,
entre otros, como se muestra en la Figura 1.[A,D]
Figura 1: Presentación en la que se encuentra a la venta
el gas pimienta.
Fuente: http://www.grupo-seguro.com.mx/gas_pimienta
ii
INTRODUCCIÓN
Este trabajo se estructurara de la siguiente manera:
Capítulo I
Se presentarán, los antecedentes, definiciones, y el marco legal. Se mencionará la
normatividad necesaria que se utilizará para el desarrollo del producto.
Capítulo II
Se explicará la metodología a seguir para obtener el gas pimienta.
Capítulo III
Se darán a conocer los resultados obtenidos.
Conclusiones
Se darán a conocer cada uno de los objetivos alcanzados durante el desarrollo del
trabajo y por último se hace mención de la bibliografía consultada para el
desarrollo de esta tesis.
iii
OBJETIVOS E HIPÓTESIS
OBJETIVOS E HIPÓTESIS
OBJETIVO GENERAL
Elaborar gas pimienta a partir de chile jalapeño (Capsicum Annuum).
OBJETIVO ESPECÍFICO
1. Extracción de oleorresina del chile jalapeño (Capsicum annuum).
2. Determinar la concentración de capsaicina presente en la especie del
Capsicum annuum, por medio del método de cromatografía liquida de alta
eficacia.
3. Determinar la cantidad de grados Scoville presente en la concentración de
capsaicina obtenida del chile jalapeño (Capsicum annuum).
HIPÓTESIS
Es posible la elaboración del gas pimienta a partir del chile jalapeño (Capsicum
annuum).
iv
JUSTIFICACIÓN
JUSTIFICACIÓN
Dado que los estudios realizados nos han demostrado que en donde se encuentra
la mayor concentración del “picor” en los chiles es en sus venas y semillas, esto
nos ocasiona que se necesite una gran cantidad de chile para poder obtener la
cantidad precisa de capsaicina necesaria para elaborar el “gas pimienta”, y debido
a la gran producción de chile jalapeño que se produce en la región, se cree que es
conveniente realizar este trabajo.
Por otra parte, en los diversos procesos investigados para poder obtener la
capsaicina, es necesario el uso de solventes orgánicos en cantidades elevadas, lo
que da como resultado procesos de alto costo.
Esto ha llevado a investigar alternativas, que conduzcan a producir un producto
que no resulte con un elevado costo de producción, para lo cual se ha encontrado
que existe un método que es más económico y sobre todo rápido, se trata de la
hidrodestilacion asistida por la radiación de microondas, método que solo gasta
agua destilada.
v
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El gas pimienta o spray de pimienta, también conocido como spray OC (Oleoresin
Capsicum), gas OC o spray de capsicum, es un agente lacrimógeno (un
compuesto químico que irrita los ojos hasta el punto de causar lágrimas, dolor e
incluso ceguera temporal) que se utiliza para dispersar disturbios o como defensa
personal, incluyendo defensa contra perros u osos. Se rocía a través de
dispositivos aerosoles a corta distancia y directamente sobre los ojos de la víctima.
Tiene un alcance efectivo de aproximadamente 3 a 4 m., brindando una mejor
posibilidad de "escapar" de un atacante, para lo cual se apunta a la cara del
mismo pues aquí es donde la mayoría de las membranas mucosas afectadas por
el gas pimienta se encuentran.
Es un agente no letal, aunque puede serlo en casos raros. El ingrediente activo en
el gas de pimienta es la capsaicina, que es un compuesto derivado de la frutas de
las plantas del género capsicum tales como los chiles como el serrano y jalapeño
entre otros. Los efectos a largo plazo del gas pimienta no han sido investigados
efectivamente.
El porcentaje de ingredientes activos en el gas pimienta determina su potencia,
cuanto mayor sea el porcentaje de OC, mayor es la capacidad inflamatoria del
aerosol de pimienta. Se ha probado que el nivel adecuado de OC para el uso de
los aerosoles disuasivos es de 1% y el aerosol de pimienta es 2%.
Fabricado bajo los estándares de ISO - 9001, la energía de la pimienta realmente
detiene al agresor dilatando los tubos capilares de los ojos causando ceguera
temporal, inflamando las membranas mucosas provocando tos y nauseas.[B]
1
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El gas pimienta se ha considerado como un arma química ya que utilizan las
propiedades tóxicas de sustancias químicas para matar, herir o incapacitar al
enemigo.
Se encuentra clasificado dentro de las armas llamado agentes vesicantes, cuyo
objetivo es principalmente ser utilizadas para investigación o con objetivos
médicos, farmacéuticos o defensivos. Entre estas sustancias se encuentran los
agentes nerviosos, la ricina y el gas pimienta.
Cualquier producción de más de 100 g debe ser notificada a la organización para
la prohibición de armas químicas y ningún país puede tener almacenada más que
una tonelada de estos químicos. A continuación se muestra en la Tabla 1 la
descripción del gas pimienta. [B]
TABLA 1: Descripción del gas pimienta.
CLASE DE
AGENTE
Agente
lacrimógeno
vesicante
SÍNTOMAS
EFECTOS
VELOCIDAD DE
ACCIÓN
PERSISTENCIA
NOTAS
Provoca
En las últimas
dolor
décadas
punzante y
Aproximadamente
estos agentes
agudo en
de 4 a 6 horas si
han sido
Fuerte
los ojos y
el contacto fue en
irritación en
ceguera
los ojos, en la piel
los ojos y
temporal.
de 2 a 48 horas, y
piel
Puede
los
llegar a
quedan afectados
de ahí que se
causar
más rápidamente.
llamen
pulmones
No persistente y
peligroso por
inhalación.
utilizados a
menudo como
elementos
antidisturbios
grandes
agentes
ampollas
antidisturbios.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Arma_qu%C3%ADmica
2
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.1 Propiedades del gas pimienta
El ingrediente activo en el gas pimienta es la capsaicina, que es un compuesto
derivado de la frutas de las plantas del género capsicum como los chiles. El olor
es acre, áspero, picante, similar al jengibre y es más irritante en un clima húmedo
o sobre la piel húmeda.
Es un aceite que se extrae de la cáscara del chile picante, está conformado por
sustancias de naturaleza alcaloide llamadas capsaicinoides que son las
responsables de causar la irritación.
Pertenece al grupo de los gases abrasantes y es de origen vegetal. Reacciona con
un gran número de moléculas del organismo, sus consecuencias más importantes
se producen en forma de terribles quemaduras en la piel. En la tabla 2 se
muestran las propiedades físicas características del gas pimienta. [E]
TABLA 2: Propiedades físicas del gas pimienta
PROPIEDADES FÍSICAS
Peso molecular g/mol
159.1
Densidad g/cm3
1.27
Punto de ebullición °C
217
Punto de fusión °C
14
Presión de vapor mmHg a 25°C
0.11
Volatilidad mg/m3 a 25°C
900
Solubilidad en agua % a 20°C
0.06
Fuente:
http://www.ehu.es/zorrilla/juanma/ARMAS/Armamento.pdf
3
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
En su estado puro, es un agente incoloro. A temperaturas ambientales es un
sólido blanco, son estables en estado gaseoso y su dispersión se lleva a cabo por
aerosoles. Es fácilmente soluble en disolventes orgánicos. [G]
En disolución acuosa se descompone en productos no tóxicos mediante hidrólisis.
Una vez más, en esta reacción el álcali actúa como catalizador. Este compuesto
produce iones hidroxilo (-OH) en disolución acuosa.
Ejemplo de ello es el
hidróxido de amonio NH4+. Su función es la de acelerar la reacción sin influir en
ella.
Esta reacción ocurre muy despacio dada la escasa solubilidad del agente
mostaza, sin embargo, este reacciona violentamente con las cloroaminas dando
productos no tóxicos.
Mecanismo de Acción:
La acción de este producto se basa en la capacidad del mismo para establecer
enlaces covalentes con otras sustancias. Mediante este enlace puede reaccionar
con muchas moléculas orgánicas, principalmente las moléculas que contienen
Nitrógeno y grupos -SH en proteínas y péptidos.
Las moléculas afectadas son destruidas con las consecuencias siguientes:
Irritación grave en los ojos, inflamaciones en la piel, quemaduras, estornudos.
Estos síntomas no requieren una intervención médica, aunque el dolor y las
quemaduras pueden ser remitidos médicamente.
Si la intoxicación es mayor puede provocar mareos, ampollas y serias dificultades
para respirar. En este caso si es necesaria la intervención médica. [G]
4
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.1.1 Descripción del chile jalapeño.
Como la base para producir gas pimienta, es el chile jalapeño, es necesario
mencionar las características generales de esta planta:
Nombre científico: Capsicum annuum.
Reino: Plantae.
Familia: Solanaceae.
Género: Capsicum.
Orden: Solanales.
Clase: Magnoliopsida.
Subclase: Asteridae.
División: Magnoliophyta.
En la figura 2 se muestran las partes que forman el fruto del chile jalapeño.
Figura 2: Partes del chile jalapeño.
Fuente:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos.pdf
Son plantas anuales, semi-herbaceas, de hojas alternas y flores pequeñas
blancas, verdosas y violáceas. Contiene principalmente la sustancia llamada
capsaicina, también contiene las vitaminas A, B y C. el chile jalapeño es de color
verde, de forma cónica alargada, mide en promedio 6.0 x 2.5 cm. [G]
5
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Se le da este nombre porque se dice que antiguamente se cultivaba en Jalapa,
Ver., desde donde se comercializaba a otras partes. También se le llamaba chile
cuaresmeño, porque antiguamente se encontraba solo en la época de cuaresma.
Cuando llega a su etapa de maduración toma un color rojo intenso y ahumado, y
se convierte en chile chipotle, que en sus versiones secas, es de los chiles más
importantes. Dentro del chile jalapeño, existen gran cantidad de variedades con
leves diferencia de formas y grado picor. Más del 60% de chiles jalapeños
producidos se procesan como salsas de chile, chiles encurtidos, chiles secos, y
quesos con jalapeño.
Es de una variedad medianamente picante, entre 2,500 y 8,000 puntos en la
Escala Scoville (ver anexo I), aunque la intensidad del sabor depende en gran
medida de las características del terreno y de la variedad de semilla; las más
habituales son conocidas como típico, meco y morita.
Buena parte de la capsaicina, el alcaloide que provoca la picazón, se concentra en
las venas y semillas en el interior del fruto; retirarlas antes de su empleo
proporciona un sabor más delicado.
Se dice que dentro de sus propiedades benéficas para la salud, se ha encontrado
que ayuda a la disminución del colesterol o para disminuir el cáncer de próstata.
1.1.2 Capsaicina.
El compuesto químico capsaicina (8-metil-N-vanillil-6-nonenamida, C18H27NO3) es
el componente activo de los pimientos picantes (capsicum). Es irritante para los
mamíferos; produce una fuerte sensación de ardor en la boca. La capsaicina pura
es un compuesto lipofílico, inodoro, incoloro, parecido a la cera. En la tabla 3 se
muestran las propiedades físicas y químicas de este compuesto. [G]
6
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
TABLA 3: Propiedades físicas y químicas de la capsaicina.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
Punto de fusión
65 °C
Punto de ebullición
210 – 220 °C
UV máx.
227, 281nm
Sabor
Picante
Solubilidad
Alcohol, Éter, Benceno, Cloroformo
Insoluble
Agua fría.
Color
Rojo – Naranja
Masa molar
305. 41 g/mol
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Capsaicina
Este compuesto se puede almacenar durante años en forma estable y si se
encuentra en estado puro si se llega a diluir cien mil veces, sigue siendo tan activa
que aún es capaz de producir ampollas en la lengua.
Es la responsable de la sensación de ardor, e incluso dolor, en la mucosa oral,
estimula las secreciones gástricas y se sabe que esta molécula es capaz de
actuar sobre fibras no mielinizadas delgadas, activando a ciertas sub-poblaciones
de neuronas sensoriales. La capsaicina también posee cualidades descongestivas
y, a concentraciones adecuadas, favorece en el cerebro la producción de
endorfinas, que son moléculas que promueven la sensación de bienestar.
Aunque parezca extraño, la capsaicina, por si misma, es una molécula sin sabor ni
olor. Sus acciones se ejecutan a través de su reconocimiento por parte de una
proteína receptora. La capsaicina también estimula un neuroreceptor de la piel, el
receptor vanilloide subtipo 1 (VR1), que también se activa con otras sensaciones
más familiares como calor y abrasión. De ahí que el efecto de la ingesta sea una
sensación de ardor. [G]
7
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Es hidrófoba, no se mezcla con el agua pero sí lo hace con las grasas. Es una
sustancia fabricada por los pimientos o chiles como medio defensivo para
protegerse del ataque de los animales herbívoros.
Es empleado en algunas neuralgias, neuropatía diabética, algunos cuadros
dolorosos referidos a territorios específicos de la piel y en los picores de los
dializados por insuficiencia renal u otras afecciones difusas de la piel similares. Es
de suponer que tiene cierta acción anticancerosa. Tradicionalmente el valor
picante de los pimientos se ha medido en unidades de Scoville, según el sistema
que se diseño a principios del siglo XX. [G]
Escala Scoville.
Esta escala es una medida de picor en los chiles. Estas frutas del genero
capsicum contienen capsaicina, un componente químico el cual estimula el
receptor térmico en la piel, especialmente las membranas mucosas. El número de
unidades Scoville (SHU, del inglés Scoville heat units) indica la cantidad presente
de capsaicina. Muchas salsas picantes usan la escala Scoville para publicitarse en
los centros comerciales.
Esta escala fue nombrada por Wilbur Scoville, quien desarrolló “El Examen
Organoléptico Scoville en 1912”. Éste consiste en una solución con extracto del
chile, que es diluida en agua azucarada hasta que el picante ya no puede ser
detectado por un comité de (normalmente cinco) examinadores; el grado de
disolución del extracto da su medida en la escala.
Así, un chile dulce, que no contiene capsaicina, tiene cero en la escala de Scoville.
Sin embargo entre los chiles más picantes como el habanero, encontramos un
grado de 300,000 o más. Esto indica que el extracto fue diluido 300,000 veces
antes que la capsaicina fuese indetectable. [C]
8
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El grado de picante de cualquier pimienta, tal y como se muestran en la escala en
"unidades Scoville," es imprecisa, debido a que las propias especies tienen
variaciones que pueden cambiar en un factor de 10 o incluso de más dependiendo
del cultivo, el clima o incluso el terreno de cultivo (esto es especialmente
verdadero en los habaneros). En el anexo 1 se encuentra la escala Scoville, donde
se muestran los niveles de capsaicina según el tipo de chile a analizar. [C]
1.2. Efectos
El aerosol de pimienta es un agente inflamatorio opuesto a un irritante como la
maza. Causa el inmediato cierre de los ojos, dificultad de respiración, picor de
nariz y tos. La duración de sus efectos depende de la fuerza del aerosol pero el
efecto completo medio dura alrededor de 30 a 45 minutos, con efectos
disminuidos durando horas (para el uso correcto del gas pimienta ver anexo 2).
Diversos estudios han demostrado que la exposición del ojo al OC es inocua, pero
la exposición repetida puede provocar cambios a largo plazo en la sensibilidad de
la córnea. “La Comisión de Opciones Tecnológicas y Científicas del Parlamento
Europeo” (STOA) publicó en 1998 una extensa información del aerosol de
pimienta y el gas lacrimógeno, donde dicen que:
Los efectos del aerosol de pimienta son bastante más severos, incluyendo ceguera
temporal con duraciones de 15-30 minutos, una sensación ardiente de la piel que
dura de 45 a 60 minutos, espasmos de la parte superior del cuerpo que fuerzan a la
persona a doblarse hacia delante y provoca una tos incontrolable dificultando la
respiración y el habla de 3 a 15 minutos. [E]
Para las personas que tienen asma, que están tomando otros medicamentos o
son objeto de técnicas restrictivas que restringen la cantidad de aire al respirar,
hay riesgos de muerte. Un estudio del “Aberdeen Proving Ground” de 1993
9
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
demostró que el aerosol de pimienta podía producir efectos mutagénicos,
carcinogénicos,
de
sensibilidad,
cardiovasculares
y
toxicidad
pulmonar,
neurotoxicidad, así como otras posibles fatalidades humanas. [E]
Cuando es rociado por primera vez el gas hace que sea prácticamente imposible
abrir los ojos y tener una visión útil, no hay incapacidad y la realización de tareas
físicas sigue siendo posible, pero después de aproximadamente entre 15
segundos y un minuto una quemazón severa ocurre donde el spray haya estado
en contacto con la cara.
La sensación es reminiscente de los efectos posteriores de una quemadura de
agua hirviendo. El dolor ocular comparable sería como poner solución limpiadora
de lentes de contacto en el propio ojo, pero mucho más persistente y distrayente.
El dolor persiste durante algún tiempo, unos 45 minutos de quemazón intensa (ver
figura 3). El único alivio fue presionar la cara contra respiraderos de aire
acondicionado. El lavado no es posible ya que el OC basado en aceites no es
soluble en agua. [E]
Figura 3: Heridas causadas por el gas pimienta.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Capsaicina
10
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.3. Tratamiento
El efecto puede durar hasta dos horas. La información sobre primeros auxilios
describe técnicas simples y efectivas para prevenir y tratar la mayoría de los
efectos derivados de la exposición a gases lacrimógenos: gas pimienta y otras
posibilidades. Aunque no hay ninguna manera de neutralizar completamente el
gas de pimienta, su efecto puede ser minimizado o parado. La capsaicina no es
soluble en agua e incluso grandes cantidades de agua tienen poco o ningún
efecto. Es, sin embargo, soluble en grasas y aceites de tal manera que se pueden
utilizar leche o detergentes para disminuir sus efectos y lavarlo.
Las víctimas deberían ser animadas a parpadear vigorosamente para soltar
lágrimas, que ayudará a eliminar las sustancias irritantes de los ojos. Algunos de
los aceites pueden ser lavados de la cara utilizando desengrasante, no jabón
aceitoso como el detergente de suciedad media y un ventilador podría
proporcionar algún alivio.
Algunos aerosoles de pimienta de "triple acción" que puede neutralizarse con
metabisulfito de sodio, aunque también es liposoluble y puede ser lavado hasta
cierto punto con leche y algunos contienen un tinte cubrimiento de rayos UV. A
continuación se describe el tratamiento general a utilizar para minimizar los
efectos del gas pimienta.
1. Primeramente se deberá crear una solución de la siguiente manera:
 En un recipiente de 1 L mezclar agua potable con un 10% de aceite
mineral. Agregar una cucharada de jabón líquido. Agitar constantemente
hasta obtener la mezcla.
2. Dirigirse a un área ventilada donde personas no contaminadas puedan
ayudar. De ser posible colocar la cara contra el viento y tomar lentas y
profundas inhalaciones. [E]
11
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
3. No tocar los ojos y la cara. Soplar la nariz y escupir.
4. Aplicar con una esponja la solución antes descrita de la siguiente manera de
acuerdo a la parte donde fue expuesto el gas:
 En la PIEL, dentro de los primeros 5 a 30 minutos de la exposición,
limpie el área con la solución. No debe frotarse, enseguida enjuague
con agua limpia. Seque con un paño seco y limpio. Si ya paso ese
lapso de tiempo, se debe aplicar la solución y posteriormente limpiar
con un paño impregnado de alcohol. La solución debe ser removida en
su totalidad para evitar quemaduras.
 En los OJOS, con ayuda de una gasa, salpicar agua en los ojos
procurando que esta caiga directo al piso. Si se siente picazón, no
debe de frotarse, sino esperar a que lagrimeen un poco, permitir el
pestañeo, la visión podría nublarse un poco. A continuación aplicar una
gasa mojada con agua potable.
 En LABIOS, aplicar unos segundos la solución y posteriormente lavar
con agua potable, impidiendo que esta caiga en el cuello y ropa.
5. Tomar una ducha con agua fría y evitar el uso de detergentes, ya que estos
poseen un vínculo entre la base aceitosa y el gas y provocando que el químico
se disuelva. Lavar varias veces el cuero cabelludo con agua y jabón sin
detergente.
6. Evitar el uso de cremas humectantes.
7. Si la exposición al gas fue critica, se recomienda cubrir el cuerpo tanto como
sea posible como el uso de manga larga y gorra.[E]
12
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.4. Marco legal.
La ley federal de armas de fuego y explosivos autoriza el uso legal de productos
defensivo no letales, de artes marciales y de tiro deportivo, donde se encuentra
especificado el gas pimienta y algunos productos como los inmovilizadores
eléctricos, armas de aire, entre otros. [J]
Siendo el ingrediente activo del gas pimienta el extracto de tipo natural “oleoresin
capsicum” (OC) o capsaicina, y al no estar tipificado dentro de las leyes de armas
de fuego y explosivos, como agente peligroso o de uso exclusivo del ejército o la
policía, se puede afirmar que este producto puede ser utilizado legalmente y bajo
circunstancias apremiantes como medio de defensa y protección personal.
El gas de pimienta está prohibido internacionalmente para la utilización en la
guerra desde la convención de armas biológicas de 1972 pero no para la
utilización de la seguridad interna. [J]
La norma oficial mexicana NOM-119-SSA1-1994: Bienes y servicios. Materias
primas para alimentos, productos de perfumería y belleza, colorantes orgánicos
naturales, especificaciones sanitarias. Establece las especificaciones de identidad
y pureza de los colorantes orgánicos naturales para su aplicación en los alimentos
y productos de perfumería y belleza, en los que se emplean como materias
primas. [I]
Al considerarse éstos como aditivos, su uso puede representar un riesgo para la
salud al encontrarse en ellos niveles altos de contaminantes, sustancias o
solventes que se empleen para la extracción y que resultan perjudiciales para la
salud del consumidor. Cuyo procedimiento establecido para determinar la
capsaicina en capsicums se menciona en el anexo 4. [J]
13
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La norma mexicana NMX-F-389-1982, establece el procedimiento para determinar
el contenido de capsaicina en capsicums, el cual se describe en el anexo 3. [G]
El gas de pimienta aprobado hecho de un 2% de OC está disponible para
cualquier persona mayor de 18 años. [J]
14
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
En la primera etapa de este proceso experimental, se seleccionará una muestra
de chiles jalapeños, de los cuales se piensa obtener sus venas y semillas para
poder realizar una extracción de la capsaicina y poder determinar el grado de
unidades Scoville, presentes en esta muestra.
En la segunda etapa se procederá a elaborar el gas con base a la capsaicina
obtenida en la etapa anterior y se elegirá
el método más factible para su
elaboración. [G]
2.1 Primera etapa: extracción de la capsaicina
Actualmente el procedimiento principal mediante el cual es posible obtener
extractos de productos naturales en general y, en particular, del chile es el que se
realiza por extracción de solventes orgánicos. Sin embargo, esta tecnología
requiere del manejo de compuestos orgánicos volátiles e inflamables a
temperaturas relativamente elevadas. Las oleorresinas capsicum obtenidas por
extracción con solventes contienen en promedio 30 ppm de solvente, por lo que su
presencia además de representar un riesgo potencial para los consumidores de
estos productos, decrementan sus posibilidades de uso en aplicaciones que
requieran materia prima muy limpia.
Debido a que la capsaicina es una molécula con ciertas características de
polaridad, los solventes más adecuados para poder realizar la extracción son: el
alcohol metílico (CH3OH), el etílico (C2H5OH), el isopropílico [(CH3)2CHOH]; la
acetona (C3H6O), éter etílico (C4H10O), y acetato de etilo (C4H8O2).[G]
15
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
En este caso, no se utilizará ninguno de estos métodos, pues diversas
investigaciones han demostrado que un método mucho más rápido y económico
es utilizar la hidrodestilación asistida por radiación, debido a que, la capsaicina no
es soluble en agua fría y se puede acelerar el proceso de extracción, ya que
mediante los métodos más comunes se tardaría horas en realizarlo, y con la
hidrodestilación solo tomará unos minutos.
2.1.1. Extracción de la capsaicina mediante hidrodestilación asistida por
radiación de microondas.
La hidrodestilación es un proceso conocido para obtener el aceite esencial de las
plantas aromáticas y utilizado para separar sustancias orgánicas insolubles en
agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentran en la mezcla,
como resinas o sales inorgánicas u otros compuestos orgánicos no arrastrables.
En la extracción, se adoptará el término hidrodestilación, para definir al proceso
mediante el cual se obtendrá el aceite esencial (capsaicina) de una planta (chile
jalapeño) haciendo uso del vapor saturado a presión atmosférica y la materia
prima o muestra a analizar está en contacto íntimo con el agua generadora de
vapor. (Ya que se desconoce lo que sucede en el interior del equipo principal y se
pueden utilizar diferentes condiciones de vapor de agua, no existe un nombre
claro y conciso para definir el proceso) [K].
Descripción del proceso
Antes de iniciar con la extracción, se llevara a cabo la deshidratación y la molienda
de las venas y semillas de chile jalapeño. Para ello se necesitan 500 g de venas y
semillas que se dispersaran en cada una de las rejillas del deshidratador durante
un periodo de tiempo de 4 horas, hasta que estén completamente secas. (Ver
figura 4)
16
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Pasado el tiempo, se procede a molerlas, hasta que quede lo más fino posible,
esto es para que al realizar la extracción, se pueda obtener la mayor cantidad de
aceite posible.
Figura 4: Deshidratador.
Fuente:
http://www.comohacer.eu/deshidratador
Ya obtenida la muestra, la extracción de la capsaicina se llevará a cabo
empleando un
equipo de destilación tipo Clevenger (ver figura 5), usando la
trampa Widwell-Sterling y calentamiento por radiación de microondas mediante un
horno convencional LG con potencia de salida de 220 w.
Figura 5: Equipo de Extracción.
Fuente: http://popups.ulg.ac.be/Base/document.php?id=830
17
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
TABLA 4: Materiales y equipo para la extracción de capsaicina.
MATERIALES
EQUIPO
100 g de venas y semillas de chile Matraz de bola de 1000 mL con
jalapeño, secas y molidas.
unión 24/40.
250 mL de agua destilada.
Refrigerante de West.
Fibra de vidrio.
Vidrio en trozos.
Trampa Widwell-Sterling con boca
24/40.
Horno.
Hielo.
Una vez que se instala el equipo, los materiales se introducen de la siguiente
manera: en el matraz de bola de 1000 mL se colocarán unos trozos pequeños de
vidrio que servirán como cuerpos de ebullición y se cubrirán con una capa de fibra
de vidrio.
Seguido se introducirán las venas y semillas molidas, mismas que también serán
cubiertas por una capa de fibra de vidrio para evitar que sean arrastradas por el
vapor.
Por último se agrega el agua destilada y se comienza el calentamiento, que durará
40 minutos, haciendo 4 intervalos de 10 minutos cada uno. El hielo se usara entre
cada intervalo, para enfriar el equipo.
Una vez concluido el proceso de extracción, se procede a retirar la trampa
Widwell-Sterling, el aceite (en este caso la capsaicina) debe de haber quedado
cristalizado, de no ser así, será necesario separarlo con la ayuda de un embudo
de separación.
18
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
2.1.2. Cuantificación del nivel de capsaicina por medio de cromatografía
liquida de alta eficacia.
La cuantificación de la capsaicina es una de las áreas que más han llamado la
atención de los investigadores y probablemente la mitad de toda la información
generada sobre los capsaicinoides está enfocada a su determinación analítica.
.
Entre la variedad de técnicas, las dos más importantes que se han desarrollado
con base en la pungencia del chile son las técnicas sensoriales de Scoville y
Guillete. Otras más consistentes son por colorimetría y cromatografía líquida de
alta eficacia (HPLC). [C]
Desarrollo del método HPLC
El HPLC es un tipo de cromatografía en columna utilizada frecuentemente en
bioquímica y química analítica. Es una técnica utilizada para separar los
componentes de una mezcla basándose en diferentes tipos de interacciones
químicas entre las sustancias analizadas y la columna cromatografía [L].
El compuesto pasa por la columna cromatografica a través de la fase estacionaria
(normalmente, un cilindro con pequeñas partículas redondeadas con ciertas
características químicas en su superficie) mediante el bombeo de líquido (fase
móvil) a alta presión a través de la columna.
La muestra a analizar es introducida en pequeñas cantidades y sus componentes
se retrasan diferencialmente dependiendo de las interacciones químicas o físicas
con la fase estacionaria a medida que adelantan por la columna.
El grado de retención de los componentes de la muestra depende de la naturaleza
del compuesto, de la composición de la fase estacionaria y de la fase móvil. [F]
19
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
El tiempo que tarda un compuesto a ser eluido de la columna se denomina tiempo
de retención y se considera una propiedad identificativa característica de un
compuesto en una determinada fase móvil y estacionaria.
La utilización de presión en este tipo de cromatografías incrementa la velocidad
lineal de los compuestos dentro la columna y reduce así su difusión dentro de la
columna mejorando la resolución de la cromatografía.
Los disolventes más utilizados son el agua, el metanol y el acetonitrilo. El agua
puede contener tampones, sales, o compuestos como el ácido trifluoroacético, que
ayudan a la separación de los compuestos.
El método HPLC para determinar la capsaicina, se encuentra basado en la norma
ISO 7543-2 publicada en 1993, la cual determina las especificaciones para
determinar el contenido de capsaicina en el total de chiles (ya sea que se en polvo
o entero) y sus extractos, el cual se describe a continuación.
1. Para la determinación de la capsaicina se utiliza un cromatógrafo de
líquidos de alta resolución (HPLC), con detector de arreglo de diodos
(Hewlett Packard; serie 1100) calibrado a una longitud de onda de 280 nm
de absorbancia (según lo establecido por Collins, 1995).
2. Se utilizara una columna tipo C18 octadecilsilano con partículas de 25 µm
de diámetro, 150 mm de longitud y 4.6 mm de diámetro.
3. Se introducirán 2 inyecciones de 20 µL del extracto en el cromatógrafo y el
tiempo de análisis será de 20 min a un flujo de 1.0 mL/min.
4. La fase móvil consistirá de una solución metanol-agua, en una relación de
73/27.[F]
20
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
La cuantificación de capsaicina se hace con base en las curvas patrón
correspondientes a los estándares 8-metil-Nvanillil- 6-nonenamida (Capsaicina,
Sigma Co.) en concentraciones de 0.1, 0.05, 0.025 mg/mL. Y el contenido de
capsaicinoides se transformara a Unidades Scoville de Picor, con base a la
fórmula: [H]
=
+
× 16.1
(1)
En México algunas empresas como Herdez S.A, y Mc Cormick tienen respetar el
procedimiento establecido en la norma NMX-F-389-1982, para determinar el grado
de capsaicina que se encuentra presente en sus productos, la cual se describe en
el Anexo 3.[F]
La Secretaria de Salud, La Secretaria de Comercio y Fomento Industrial y La
Procuraduría Federal del Consumidor, se basan en la norma oficial mexicana
NOM-119-SSA1-1994: Bienes y servicios: materias primas para alimentos,
productos
de
perfumería
y
belleza,
colorantes
orgánicos
naturales,
especificaciones sanitarias. Para determinar el grado de capsaicina en los
capsicums, cuyo procedimiento se menciona en el anexo 4. [F]
2.2. Segunda etapa: elaboración del gas pimienta.
En la segunda etapa se trata de fabricar el gas pimienta, usando como base la
capsaicina que se extrajo de las venas y semillas del chile jalapeño, elemento que
será pieza clave para lograr el efecto de picor, y elementos adicionales que le
darán la consistencia del gas a nuestro producto, para ello se necesita lo
siguiente.[J]
21
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
TABLA 5: Materiales y equipos para elaborar el gas pimienta.
MATERIALES
EQUIPO
Capsaicina 0.5 mL.
Matraz de destilación.
Glicerina 10 g.
refrigerante
Bisulfato de Sodio 2 g.
Matraz de erlenmeyer 300 mL
Etanol 50 mL.
Equipo para soporte
Recipiente de almacenaje.
Procedimiento
1. Se instala el equipo como se muestra en la figura 6. Una vez instalado el
equipo, en el matraz, se colocan la capsaicina, la glicerina y el bisulfato de
sodio, mismos que se mezclarán con el etanol. [J]
Figura 6: Equipo para la obtención del gas pimienta.
Fuente: http://www.panreac.es/spanish
22
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
2. En seguida, se procede a calentar la mezcla hasta llegar a un punto de
ebullición, se comenzará a notar un burbujeo y espuma, las burbujas
indican que el gas se está procesando.
3. Una vez que la mezcla termine de hacer espuma, en el fondo del matraz se
notará un residuo color café lo cual indica que el gas ha sido generado y
que la reacción está terminada. Se retira la fuente de calor y se aguarda a
que el gas termine de condensarse.
4. La solución obtenida en el matraz, es el producto final: el gas pimienta.
Cuando este ya este frio, se pasa al recipiente donde será embazado, y
quedará listo para usarse.[J]
Balance de energía para calcular la cantidad de energía necesaria para
vaporizar el aceite esencial
Balance global al hidrodestilador:
=
El calor de energía necesario (Qnecesario) para realizar esta operación está
compuesto por tres términos.
a) Energía para el calentamiento del hidrodestilador (Qagua):
=
+
=
=
(2)
∆
λ
Donde λ = h = h
23
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
b) Energía para el calentamiento de las venas y semillas de chile jalapeño (QAc):
=
∆ +
λ
(3)
Donde la capacidad calorífica (Cp) del agua se toma a partir de tablas generales
(Yunus A. Cengel. 2007).
c) Flujo de calor perdido al exterior debido a la convección natural (Qperdido)
=ℎ
( −
)
(4)
Donde el calor perdido por convección en las pérdidas del horno es despreciable.
Por lo tanto la energía necesaria es calculada como una suma de las energías
anteriores, con respecto a un periodo de tiempo de operación:
=
+
+
(5)
Tomando en cuenta que la energía pérdida es mínima o nula se tiene que:
=
=(
∆ +
λ) +
+
(6)
∆ +
λ
(7)
Para calcular la energía necesaria que se necesita para vaporizar el aceite
esencial se considera que:
Potencia: 1650 W
Tiempo de operación: 40 minutos
Temperatura: 30°C – 100°C
24
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
Considerando que se usó al 50% de la potencia:
= (300
)
= 825 (2400 ) = 1,980,000
1
1000
1
1000
1000
= 0.3000
90%agua = 0.2700 Kg (evaporada)
10%agua = 0.0300 Kg (líquido)
=
= 4.1830
= (0.3
=
∆ +
°
λ
) 4.1830
°
(100° − 30° ) + (0.2700
= (87,843 ) + (633,122.8801 ) = 720,965.8801
) 2,344,899.5560
−
= 1,980,000 − 720,965.8801 = 1,259,034.1200
La energía necesaria para separar 0.0567 g de oleorresina de capsicum es de:
QAc = 1,259,034.1200 J
25
CAPÍTULO III
RESULTADOS
CAPÍTULO III
RESULTADOS
En la primera etapa de este proyecto se realizó la extracción de la capsaicina,
pieza clave en este producto.
Primeramente se adquirió una muestra de 8 kg de chile jalapeño, a los cuales se
les retiro las venas y semillas, obteniendo una muestra de 825 g. en venas y
semillas.
Posteriormente se introdujeron en el deshidratador, durante un periodo de 4
horas., y finalmente el resultado obtenido fue de 247.5000 g. en venas y semillas
secas (ver figura 7).
Figura 7: Venas y semillas secas de la
muestra de chile jalapeño.
Para iniciar con la extracción se tomaron 100 g. de la muestra de venas y semillas
secas previamente molidas y se depositaron en el matraz con 300 mL de agua
destilada. Se instaló el equipo como se muestra en la figura 8.
26
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Después de haber sido sometida la muestra a la radiación del microondas durante
un periodo de 40 minutos, el resultado finalmente obtenido fue un sólido que
presentaba una característica muy grasosa, un color blanco, y con un olor muy
peculiar al del chile y altamente irritante cuyo peso fue de 0.0567 g. (ver figura 9).
Figura 8: Equipo empleado para la
extracción de capsaicina.
Figura 9: Resultado de la obtención de
la capsaicina
Durante esta primera etapa también se realizó la cuantificación del nivel de la
capsaicina obtenida, entre la variedad de técnicas, las dos más importantes que
se han desarrollado con base en la pungencia del chile son las técnicas
sensoriales de Scoville y Guillete. Otras más consistentes son por colorimetría y
cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) (García y Ortega, 1996). [H]
Para la muestra obtenida se utilizó un cromatógrafo de líquidos de alta resolución
como el que se muestra en la figura 10, calibrado a una longitud de onda de 280
nm de absorbancia Se utilizó una columna tipo C18 con partículas de 25 μm de
27
CAPÍTULO III
RESULTADOS
diámetro, 150 mm de longitud y 4.6 mm de diámetro. Se inyectaron 20 μL del
extracto en el cromatógrafo y el tiempo de análisis fue de 35 min. [H]
Figura 10: Cromatógrafo de líquidos de alta
resolución.
En la figura 11 se muestra el resultado del análisis del HPLC para las oleorresinas
del compuesto capsicum: la capsaicina (CAP) y la dihidrocapsaicina (DHC),
considerando esos datos y los que se muestran en la tabla 6, se pueden calcular
las concentraciones de la capsaicina y la dihidrocapsaicina mediante las
siguientes formulas [N]:
Para la concentración de la capsaicina:
=
.
.
(8)
Y para la concentración de la dihidrocapsaicina:
=
.
.
(9)
28
CAPÍTULO III
RESULTADOS
1
2
Figura 11: Cromatograma del compuesto capsicum, (1) capsaicina, (2) dihidrocapsaicina.
Tabla 6: Resultados del área bajo los picos de los compuestos
capsicums
CAPSAICINOIDES PICO
TIEMPO DE
AREA
RETENCIÓN min
mAU
CAP
1
3.43
540.3
DHC
2
3.8
36.7
Sustituyendo los valores de la tabla 6 con la fórmula 8, para la capsaicina
obtenemos:
=
540.3 + 17.567
= 0.1091
5111.815
El resultado lo convertimos a ppm y tenemos:
= 0.1091
1000
1
= 109.1328
ó109.1328
29
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Y para la dihidrocapsaicina obtenemos:
:
36.7 + 100.579
= 0.0261
5258.740
1000
1
= 0.0261
= 26.1049
ó26.1049
Los resultados obtenidos pueden ser convertidos a unidades Scoville (US) para
determinar el grado de pungencia de la muestra de chile jalapeño que fue
analizada, para ello se considera la siguiente fórmula: [H]
Determinación del total de US presentes en la capsaicina:
=
+
× 16.1
(1)
Sustituyendo los resultados anteriores en la fórmula 1:
= (109.1328
) × 16.1 = 2,177.3283
+ 26.1049
De igual manera se puede determinar las unidades Scoville presentes en la
dihidrocapsaicina mediante la siguiente fórmula: [H]
=
+
× 9.3
(10)
Sustituyendo valores:
= (109.1328
+ 26.1049
) × 9.3 = 1,257.7113
30
CAPÍTULO III
RESULTADOS
La cuantificación de capsaicina y dihidrocapsaicina se hizo tomando como base de
referencia las curvas patrón correspondientes a los estándares 8-metil-N-vanillil-6nonenamida (Capsaicina, Sigma Co.) en concentraciones de 0.1 (1), 0.05 (2),
0.025 (3) mg/mL
de metanol, y 8-metil-N-vanillilnonamida (dihidrocapsaicina,
Sigma Co.) en concentraciones de 0.22 (1), 0.11(2), 0.055 (3) mg/mL de metanol
(ver Figura 12, 13). El contenido de capsaicinoides (µ g) se transformó a Unidades
Scoville de Picor, con base a la fórmula mostrada la cual considera que 1 Unidad
Scoville de Picor: 15 µg de capsaicinoides totales (AOAC, 1998); la cantidad de
capsaicinoides totales correspondió únicamente al contenido de capsaicina y
dihidrocapsaicina. En la figura 12 se muestra el cromatograma de las soluciones
estándar de la capsaicina y la dihidrocapsaicina así como su tiempo de retención.
[N]
Figura 12: Cromatograma de soluciones estándar de compuestos
capsaicinoides
31
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura 13: Curvas patrón de soluciones estándar.
Sin embargo, debido a los resultados obtenidos, se puede decir que la muestra
analizada del chile jalapeño, no tenía el nivel de pungencia establecido por la
Escala Scoville, pues el rango en que se encuentra el chile jalapeño esta dado
entre los 2,500 y 8,000 US, y el resultado obtenido fue de 2,177.3300 US. Pero
aun así este nivel de pungencia es considerable para poder elaborar el gas
pimienta.
Durante la segunda etapa del proyecto se utilizó una mezcla formada por glicerina,
bisulfato de sodio y la muestra obtenida de capsaicina. La reacción duro 2 horas, y
durante ese tiempo se pudo notar que se desprendía un olor muy parecido al
32
CAPÍTULO III
RESULTADOS
amoniaco. El resultado final fue un líquido de color rojizo, muy irritante al tacto,
cuya solución fue de 5 mL de gas pimienta. En la figura 13 se muestra el producto
obtenido ya en el recipiente. [B, H]
Figura 14: Gas Pimienta en un envase con atomizador.
Análisis económico del producto
Con el fin de conocer la rentabilidad del producto, se realizó el siguiente análisis
económico:
Energía gastada = 1,259,034.1200 J = 349.7317 w/h = 0.3497 Kw/h
Materia prima: 8kg
Solvente (agua): 1 L
A continuación en la tabla 7 se muestran los detalles de los gastos en pesos del
material utilizado.
33
CAPÍTULO III
RESULTADOS
TABLA 7: Costos
COSTOS
Costo unitario
Costo materia prima
Costo total
$ 12.00
$ 96.00
$ 3800.00
$ 3800.00
$ 21.00
$ 21.00
Costo de energía*
$ 1.5522
$ 1.62
Costo de mano de obra
$ 250.00
$ 500.00
$ 50.00
$ 50.00
total
$ 4,468.62
Costo del equipo
Costo del agua utilizada
Costo del envasado
*Costo de tarifas mexicanas (informe preparado por el sindicato mexicano de
electricistas) [M] Considerando la tarifa establecida por la CFE para empresas
para el año 2011, el costo por Kw es de $ 1.5522 por hora, tomando en cuenta
que el equipo se utilizó en 3 ocasiones durante 40 minutos y se gastó 0.3497 kw/h
en cada ocasión, se puede decir que ese fue el costo de la energía, sin embargo,
este dato no se puede considerar exacto dado que en las tarifas de la CFE no hay
equidad, ya que los cobros no los hacen debido a lo que se gaste por kw/h, sino
por bloques de consumo, por ejemplo de si se consume hasta 75 kw/h la tarifa
seria de 1.5522, pero al rebasar este limite el precio aumenta casi 3 veces más.
34
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Se logró elaborar la solución de gas pimienta a base de la oleorresina del chile
jalapeño con una concentración de 2% de oleorresina de capsicum.
El análisis químico de la oleorresina
de chile jalapeño obtenido muestra la
presencia de algunos capsaicinoides como capsaicina y dihidrocapsaicina. Estos
compuestos son responsables de la pungencia de los chiles y en este caso del
chile jalapeño, además de que es mayor la concentración de la capsaicina
presente en la oleorresina obtenida que la dihidrocapsaicina.
En base a los resultados obtenidos de la prueba de cromatografía liquida de alta
eficacia
se
pudo
cuantificar
la
concentración
de
la
capsaicina
y
la
dihidrocapsaicina presente en la oleorresina obtenida del chile jalapeño.
También se pudo calcular los grados Scoville de la oleorresina obtenida y se
encontró por debajo del rango normal perteneciente al chile jalapeño.
Para aumentar el contenido de capsaicinoides se deberá utilizar chiles jalapeños
maduros ya que la concentración es mayor que si utilizará verdes.
En base a los resultados obtenidos, se pudo notar que el producto final fue una
solución de 5 mL de contenido, que para lograrlo se necesitaron 8 kg de materia
prima, en este caso el chile jalapeño, el cual es producto originario de la región,
por el cual resulta relativamente económico la adquisición de dicho chile, en
comparación a los demás chiles que se encuentran en el mercado local y no son
originarios de la región.
35
CONCLUSIONES
También se logró comprobar la efectividad del método de la hidrodestilación
asistida por la radiación de microondas, ya que se pudo obtener la oleorresina de
chile en un tiempo mucho menor que si se hubiera hecho con el equipo soxhlet,
además de que resulta económico porque no se utilizan solventes organicos, sino
que, solo se utiliza el agua destilada como solvente.
36
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFÍA.
A.- Pita, René. Armas químicas: la ciencia en manos del mal. (2008). Madrid:
Plaza y Valdés. ISBN 978-84-96780-42-2. [Online]
B.- ARMA QUÍMICA: WIKIPEDIA: La Enciclopedia Libre. [Online]. Wikipedia,
2006.
[Citado
en
Agosto
29
de
2011].
Disponible
en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Arma_Quimica.
C.- ESCALA SCOVILLE: WIKIPEDIA: La Enciclopedia Libre. [Online]. Wikipedia,
2006.
[Citado
en
Octubre
1
de
2006].
Disponible
en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Scoville.
D.- Rodríguez, Javier. La química como armamento (2001).
E.- CHILE JALAPEÑO: WIKIPEDIA: La Enciclopedia Libre. [Online]. Wikipedia
2006.
[Citado
en
Septiembre
4
de
2008].
Disponible
en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Chile_Jalapeño.
F.- Restrepo, Mauricio. Oleorresinas de capsicum en la industria alimentaria
(2006). Antioquia, Colombia.
G.- Zavaleta, Leonor. Instituto tecnológico de Zacatepec: departamento de
ingeniería química y bioquímica, Extracción de capsaicinoides (marzo 2009).
H. - Arthur Gahungu, Eric Ruganintwali, Eric Karangwa, Xiaoming Zhang and
Daniel Mukunzi, Volatile Compounds and Capsaicinoid Content of Fresh Hot
Peppers (Capsicum Chinense) Scotch Bonnet Variety at Red Stage: State Key
Laboratory of Food Science and Technology, School of Food Science and
37
BIBLIOGRAFIA
Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, P.R. China. Advance
Journal of Food Science and Technology 3(3): 211-218, 2011.ISSN: 2042-4876 ©
Maxwell Scientific Organization, 2011. Received: March 30, 2011. Accepted: May
13, 2011. Published: June 06, 2011
I.- Secretaria de comercio y fomento industrial: Norma Mexicana NMX-F-389-1982,
“alimentos, especias y condimentos; determinación de capsaicina en capsicums”
(1982).
J.- http://www.taringa.net/posts/info/1841678/Lo-que-querias-saber-sobre_-Armasno-letales.html.
K.-Diego Márquez, Sitlali. Tesis: Evaluación del rendimiento en la obtención del
aceite “Piper Auritum Kunth” mediante la hidrodestilacion asistida por microondas.
(2011, Universidad Veracruzana).
L.-Amador Loyda, Thalia. Tesis: Comparación de aceite esencial de limón persa,
italiano y criollo mediante cromatografía de líquidos. (Junio 2010, Universidad
Veracruzana).
M.- Sindicato Mexicano de Electricistas. Disponible en: http://www.cfe.gob.mx.
N.- Cázares Sánchez, Esmeralda. Capsaicinoides y preferencia de uso en
diferentes morfotipos de chile (capsicum annuum L.) del centro-oriente de
Yucatán. Genética y Botánica, campus Montecillo, colegio de Postgraduados.
Estado de México.
38
GLOSARIO
GLOSARIO
ABSORBANCIA: es la intensidad de la luz con una longitud de onda específica
que es pasada por una muestra.
ACRE: sustancia que es ácida, áspera y picante en el sabor y en el olor. Que es
rudo o poco agradable.
ALCALOIDES: aquellos metabolitos secundarios de las plantas sintetizados,
generalmente, a partir de aminoácidos. Los alcaloides verdaderos derivan de un
aminoácido, son por lo tanto nitrogenados. Son básicos (excepto colchicina), y
poseen acción fisiológica intensa en los animales aun a bajas dosis con efectos
psicoactivos, por lo que son muy usados en medicina para tratar problemas de la
mente y calmar el dolor. Ejemplos conocidos son la cocaína, la morfina, la
atropina, la colchicina, la quinina, cafeína y la estricnina.
ARRASTRABLE: que se deja llevar, o arrastrar por alguna sustancia.
CAPSAICINA: es el componente activo de los pimientos picantes (Capsicum)
CAPSAICINOIDES: aquellas sustancias relacionadas con la capsaicina y se
producen como un metabolito secundario en diversas plantas del genero
capsicum.
CARCINOGÉNICO: es aquél que puede actuar sobre los tejidos vivos de tal forma
que produce cáncer. Generalmente, el término se refiere a aquellos agentes que
han sido introducidos por el hombre, pero puede usarse para toda sustancia que
tiende a causar cáncer.
39
GLOSARIO
CLOROAMINA: compuesto químico con la fórmula NH2Cl. Por lo general se utiliza
como una solución diluida en función desinfectante.
CROMATOGRAFÍA: método físico de separación para la caracterización de
mezclas complejas, la cual tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia y la
física. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva,
cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo
identificar y determinar las cantidades de dichos componentes.
CUANTIFICACIÓN: es el proceso de convertir un objeto a un grupo de valores
discretos
ELUIDO: que fue separado de un sólido mediante un lavado.
ENCURTIDOS: nombre que se da a los alimentos que han sido sumergidos
(marinados) en una solución de sal, y que fermenta por sí solo o con la ayuda de
un inoculo (microorganismo como Lactobacillus plantarum), en el cual baja el pH y
aumenta la acidez del mismo con el objeto de poder extender su conservación.
ENDORFINAS:
péptidos
opioides
endógenos
que
funcionan
como
neurotransmisores. Son producidas por la glándula pituitaria y el hipotálamo en
vertebrados durante el ejercicio, la excitación, el dolor, el consumo de alimentos
picantes o el consumo de chocolate, por ejemplo, el enamoramiento y el orgasmo,
y son similares a los opiáceos en su efecto analgésico y de sensación de
bienestar.
HIDRODESTILACIÓN: proceso para obtener el aceite esencial de alguna materia
prima vegetal mediante el uso del vapor saturado a presión atmosférica.
HIDRÓFOBA: sustancias que son repelidas por el agua o que no se pueden
mezclar con ella. Un ejemplo de sustancias hidrófobas son los aceites.
40
GLOSARIO
HIDRÓLISIS: es una reacción ácido-base entre una sustancia, típicamente una
sal, y el agua.
INOCUA: Que no hace daño.
LACRIMÓGENO: Dícese de la sustancia o factor que provoca o estimula la
secreción de lágrimas.
LIPOFÍLICO: sustancia que tiene afinidad por las grasas y gran solubilidad en los
lípidos, posee la propiedad fisicoquímica que favorece el equilibrio de partición y
reparto de un soluto entre el agua y un disolvente orgánico inmiscible, a favor de
que este influye en la absorción y bioacumulación.
MIELINIZADA: se dice de la zona de la mielina que se sitúa en el sistema
nervioso, formando vainas que rodean los axones de las neuronas. Se trata de un
sistema de bicapas fosfolipídicas constituidas por esfingolípido, que permite la
transmisión de los impulsos nerviosos entre las distintas partes del cuerpo a través
de su efecto aislante.
MUTAGÉNICO: Una sustancia o agente físico que causa mutaciones, es decir,
que altera de forma permanente el ADN de las células.
NEURALGIAS: síntoma provocado por un fallo del sistema nervioso consistente
en un trastorno sensitivo o dolor sin que la función motora se vea afectada.
OLEORRESINA: es una mezcla más o menos fluida de resina y aceite esencial.
ORGANOLÉPTICO: Se dice de las propiedades de los cuerpos que se pueden
percibir por los sentidos.
41
GLOSARIO
PUNGENCIA: Sensación de picor, ardor e incluso irritación que producen algunos
alimentos.
RECEPTOR VANILLOIDE: se considera un receptor importante que integra varias
señales diferentes del dolor.
RICINA: toxina que se extrae de las semillas del ricino (Ricinus communis).
Pertenece a la familia de proteínas conocidas como proteínas inactivantes de los
ribosomas (RIP) que se unen a los ribosomas de las células eucariotas
paralizando la síntesis de proteínas, lo que causa la muerte.
SEMIHERBACEAS: Es una planta blanda y pequeña, no tiene leño o madera
como si puede tener un árbol o un arbusto.
TRIFLUOROACÉTICO (ACIDO): acido que se usa principalmente para análisis e
investigación de química fina.
VESICANTE: sustancia que puede ser sólida, líquida o gaseosa y que en contacto
con la piel produce irritación y ampolla. Su acción va desde la irritación leve de la
piel a la ulceración y fuertes quemaduras, llegando a producir la destrucción de los
tejidos.
VIOLÁCEAS: Familia de plantas dicotiledóneas, del orden parietales, flores
axilares de cinco pétalos y fruto en cápsula o baya.
42
ANEXOS
ANEXOS
ANEXO 1:
Escala Scoville para determinar las unidades de capsaicina que contienen los
diferentes tipos de chiles.
ESCALA DE SCOVILLE
Unidades Scoville
Tipo de chile
15.000.000–16.000.000
8.600.000-9.100.000
855.000–1.041.427
Capsaicina pura
Nivel estándar del gas pimienta en EUA. Munición
irritante del FN 303
Naga Jolokia
350.000–580.000
Habanero Savinas Roja
100.000–350.000
Chile Habanero, Scotch Bonnet
100.000–350.000
Chile Datil, Capsicum Chinense
100.000–200.000
Rocoto, Chile Jamaicano picante, Piri Piri
50.000–100.000
Chile Thai, Chile Malagueta, Chile Chiltepín, Chile Piquín
30.000–50.000
10.000–23.000
4.500–5.000
Pimienta Roja o de Cayena, Chile Picante Peruano, Chile
Tabasco, algunos Chiles Chipotle
Chile Serrano, algunos Chiles Chipotle
Variedad de Nuevo México del Chile Anaheim, Chile
Húngaro de cera
2.500–8.000
Chile Jalapeño
1.500–2.500
Chile Rocotillo
1.000–1.500
Chile Poblano
600-800
Salsa Tabasco
500-1.000
100–500
0
Chile Nuevo México
Pimiento, Pepperoncini
No picante, Pimiento Verde
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Scoville.
43
ANEXOS
ANEXO 2:
Normas para el empleo de aerosoles defensivos con agente activo OC.
1.- El aerosol constituye un medio de defensa idóneo para aquellas situaciones
conflictivas en que no se dan los requerimientos que justifiquen el empleo de
armas de fuego, esto es, de manera restrictiva en situaciones límite y sustituyendo
a éstas.
2.- Su uso habrá de limitarse a las acciones de agresión, resistencia o detención
en las que sea preciso la inmovilización temporal y pueda justificarse su aplicación
en atención a la racionalidad del medio empleado. Está especialmente indicado:
 Para reducir a individuos de gran corpulencia y especialmente agresivos, o
grupos desproporcionados en número con la Fuerza actuante.
 Desalojo de locales cerrados de pequeñas dimensiones, empleando máscaras
de gas la Fuerza actuante.
 Conducciones de presos, especialmente cuando sea preciso permanecer
acompañándolos entre el público –caso de los hospitales y salas de audienciadonde pueden producirse fugas por forcejeo o ayuda exterior y se entienda muy
limitada la utilización de las armas.
 Evitar el ataque de animales, especialmente perros, en auxilios, entradas para
registro, etc., si bien éste efecto no está suficientemente probado.
3.- Su efecto óptimo se logra aplicándolo a distancia inferior a 3 metros y
dirigiendo el gas hacia la cara del agresor o sobre las cabezas del grupo a reducir.
4.- Habitualmente se utilizarán en lugares abiertos o aireados. Se asegurará la
evacuación y ventilación por un periodo de tiempo superior a una hora, si
inevitablemente fuera necesario emplearlos en lugar cerrado y para casos muy
excepcionales.
La
simple
brisa
puede
introducir
la
pulverización
en
44
ANEXOS
compartimentos cerrados ajenos al lugar de empleo y producir efectos no
deseados sobre sus ocupantes.
5.- A pesar del efecto contundente y disuasivo, generalmente no produce lesiones
ni secuelas. No obstante, sus efectos no suelen ser neutralizados por pañuelos ni
máscaras protectoras improvisadas.
6.- La presentación del agente activo OC, no explosivo ni inflamable a temperatura
ambiente, en envase de bolsillo previsto de capuchón para dirigir la pulverización y
proteger de descargas accidentales, garantiza la seguridad de empleo al usuario y
permite las siguientes ventajas:
 Agredir blancos específicos.
 Efecto instantáneo sobre el adversario.
 No produce efectos secundarios.
 Pulverización a una distancia entre 3 y 5 metros con un ángulo de dispersión
entre 8 y 10 grados.
7.- El envase dispone de seis descargas de un segundo de duración cada una. La
dosis normal no debiera exceder de dos segundos. Se debe evitar la exposición
prolongada o repetida así como inhalar sus vapores, descartando una
administración precipitada con riesgo de contaminación al usuario.
8.- La primera consecuencia de la aplicación es el cierre repentino de ojos con una
fuerte sensación de picor que se extiende a las zonas afectadas, durante
aproximadamente un mínimo de 15 minutos.
9.- Los efectos tóxicos que alguna vez han sido apreciados son agitación, tos,
dolor en el pecho y posible ataque de pánico por la sensación de asfixia aguda. En
piel y mucosas de las zonas descubiertas produce eritema y fuerte sensación de
quemadura, lagrimeo abundante, inflamación de los párpados y conjuntivitis.
45
ANEXOS
10.- Una vez reducida la persona, se procederá a un inmediato reconocimiento
médico de la misma, sin perjuicio de que la Fuerza actuante le preste los primeros
auxilios siguientes:
 No frotar nunca la zona expuesta o irritada.
 Retirar a la persona de la zona contaminada.
 Contacto con los ojos: Lavarlos con abundante agua fría, al menos durante 15
minutos.
 Contacto con la piel: Lavarla con agua y jabón o detergente suave y agua hasta
la atención médica.
 Inhalación: Controlar la respiración y realizar la respiración artificial si fuese
necesario. Mantener al afectado abrigado y tranquilo hasta la atención médica.
 Ingestión: Beber mucho agua hasta provocar el vómito y solicitar atención
médica.
46
ANEXOS
ANEXO 3:
Procedimiento para determinar el grado de capsaicina establecido por la norma
NMX-F-389-1982.
Este método se basa en la determinación del contenido de capsaicina en los
capsicums; en primer lugar mediante una serie de diluciones para la elaboración
de una curva tipo, y en segundo lugar una extracción mediante columna.
MATERIALES
REACTIVOS
APARATOS
EQUIPO
Pipetas de 20 y 50 Acetato de etilo
Balanza
analítica Columna
cm3
con + 0.0001 g de cromatografía
sensibilidad
19*250 mm
para
de
con
llave de paso
Frascos
Metanol
volumétricos de 50
y 100 cm
Equipo de reflujo
capaz de medir el
3
rango UV
Probeta
Frasco
Espectrofotómetro
Alúmina activa
de Carbón activado
extracción
Perlas de Vidrio*
Patrón de capsaicina
Fuente: Secretaria de comercio y fomento industrial: Norma Mexicana NMX-F-389-1982,
“alimentos, especias y condimentos; determinación de capsaicina en capsicums” (1982).
Curva de calibración
 Para la solución reguladora (SR) disolver 0.05 g de capsaicina en un frasco
volumétrico de 50 cm3 con metanol al 90% y aforar.
 Solución de trabajo
A 4 cm3 de la SR llevarla a 50 cm3 con metanol al 90 % = 80 mg/cm3.
A 3 cm3 de la SR llevarla a 50 cm3 con metanol al 90 % = 60 mg/cm3
A 2 cm3 de la SR llevarla a 50 cm3 con metanol al 90 % = 40 mg/cm3.
A 1 cm3 de la SR llevarla a 50 cm3 con metanol al 90 %= 20 mg/cm3.
47
ANEXOS
 Determinar los valores de absorbancia a 281.5 nm para cada una de estas
soluciones usando metanol al 90 % como blanco (correr una gráfica de
elaboración 340 a 240 nm).
 Ajustar la línea de cada curva y trazar la absorbencia corregida en 281.5 nm
contra la concentración en una gráfica en papel lineal.
Muestra
 Pesar 2 g de muestra preparada de capsicums en el interior de un matraz de
extracción de 125 cm3.
 Adicionar aproximadamente 50 cm3 de acetato de etilo y reflujar durante 2 1/2
horas.
 Enfriar y filtrar en un matraz volumétrico de 100 cm3 y lavar con acetato de
etilo hasta que el extracto quede claro. Transferir los lavados a un matraz
volumétrico y diluir a 100 cm3 con acetato de etilo.
Preparación de la Columna
 Insertar lana de vidrio mediante un tubo hasta el fondo de la columna.
 Introducir 25 cm3 de acetato de etilo estando la llave cerrada.
 Adicionar 3 g de alúmina activada y dejar asentar. Use alúmina tomada
directamente del horno y pesada en caliente.
 Drenar la columna hasta 0.5 cm por arriba de la superficie de la alúmina.
Procedimiento
 Transferir 20 cm3 del extracto preparado, a la columna.
 Drenar la columna aproximadamente 0.5 cm por arriba de la alúmina.
 Lavar la columna con 50 cm3 de acetato de etilo en tres porciones (15, 15 y 20
cm3) y drenar hasta 0. 5 cm por arriba de la alúmina después de los primeros
lavados. La columna es dejada drenar hasta sequedad después del último
lavado.
48
ANEXOS
 Diluir la capsaicina con 45 cm3 de metanol al 90 %, recolectar el lavado en un
matraz volumétrico de 50 cm3 con metanol al 90 %.
 Correr una gráfica de 340 a 240 nm hasta obtener una absorbencia máxima
en 281.5 nm.
 Si el color de la solución final es fuerte, puede distorsionarse el pico
(generalmente la distorsión impide ajustar en forma adecuada la línea base),
esta solución debe pasarse directamente a una columna con carbón activado.
 Usar una columna de cromatografía de 14 mm de diámetro interior y ajustar la
llave de paso. Llenar la columna con lana de vidrio y adicionar 3 g de una
mezcla de carbón y perlas de vidrio, hasta una altura de uno a dos cm.
 Pasar la solución final a través de esta columna descartar los primeros 10 a 15
cm3 de la solución y colectar los próximos 10 cm3.
Expresión de resultados
El contenido de capsaicina en la muestra se calcula con la siguiente fórmula
expresada en unidades de Scoville.
Dónde:
U.S. = Unidades de Scoville
0.0667 = Es la concentración teórica de la capsaicina, la cual se utiliza como un
factor de conversión a unidades de Scoville.
La concentración final de la muestra (g/cm3) será 0.008 g/cm3, cuando se siga el
método anteriormente descrito.
Notas:
1. Los flujos usados en el procedimiento de cromatografía son aproximadamente
de 4 cm3/min para la separación del acetato de etilo, sustancias que interfieren y
para la elución de la capsaicina con una solución acuosa de etanol.
49
ANEXOS
ANEXO 4:
Procedimiento para la determinación de la capsaicina contenida en capsicums
según lo establecido por la norma oficial mexicana NOM-119-SSA1-1994: Bienes
y servicios: materias primas para alimentos, productos de perfumería y belleza,
colorantes orgánicos naturales, especificaciones sanitarias.
Los materiales a utilizar para realizar esta determinación son los siguientes:
 Metanol.
 5 g de Capsaicina.
 Agua destilada.
Pesar exactamente 5 g en un matraz, adicionar 100 mL de metanol al 70%, agitar
por 30 minutos. Dejar reposar la solución por 5 minutos y filtrar. Tapar el embudo
para evitar la evaporación. Los primeros 25 mL del filtrado se descartan y el resto
del filtrado se mezcla bien. Distribuir esta solución en matraces de 100 mL y
prepararlos de la siguiente manera:
Matraz
1
2
3
4
Solución filtrada
4.00 mL
4.00 mL
4.00 mL
4.00 mL
Agua destilada
17.80 mL
16.80 mL
19.00 mL
18.00 mL
HCl 1N
1.00 mL
1.00 mL
1.00 mL
1.00 mL
NaOH 1N
2.00 mL
2.00 mL
2.00 mL
2.00 mL
A1
A2
A3
A4
Valor determinado
Las soluciones se mezclan en los matraces con 100 mL de metanol. La
absorbancia se evalúa A1-A4, las 4 soluciones son medidas a 248 y 296 nm
(lámpara de deuterio, celda de cuarzo).
50
ANEXOS
Cálculos:
a)
248
[(
) (
b)
296
[(
) (
×
×
)]×
= %
)]×
= %
Dónde:
2500 = dilución.
314 y 127 = factores de corrección.
W = Peso de la muestra en g.
Las determinaciones de las réplicas de (a) y (b), no pueden diferir más de 10%. De
lo contrario se deberá repetir la determinación.
51
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Presentación en la que se encuentra a la venta el gas pimienta.
II
Figura 2: Partes del chile jalapeño.
05
Figura 3: Heridas causadas por el gas pimienta.
10
Figura 4: Deshidratador.
17
Figura 5: Equipo de extracción.
17
Figura 6: Equipo para la obtención del gas pimienta.
22
Figura 7: Venas y semillas secas de la muestra de chile jalapeño.
26
Figura 8: Equipo empleado para la extracción de capsaicina.
27
Figura 9: Resultado de la obtención de la capsaicina.
27
Figura 10: Cromatógrafo de líquidos de alta resolución.
28
Figura 11: Cromatograma del compuesto capsicum, (1) capsaicina,
dihidrocapsaicina.
(2)
29
Figura 12: Cromatograma estándar de compuestos capsaicinoides.
31
Figura 13: Curvas patrón de soluciones estándar.
32
Figura 14: Gas pimienta en un envase con atomizador.
33
ÍNDICE DE TABLAS
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Descripción del gas pimienta.
02
Tabla 2: Propiedades físicas del gas pimienta.
03
Tabla 3: Propiedades físicas y químicas y de la capsaicina.
07
Tabla 4: Materiales y equipos para la extracción de la capsaicina.
18
Tabla 5: Materiales y equipos para elaborar el gas pimienta.
22
Tabla 6: Resultados del área bajo los picos de los compuestos capsicums.
29
Tabla 7: Costos.
33