El interés
por los estudios de los recursos
forestales, como alimento del ganado se intensifica en Europa y en todo
el mundo como resultado de la escasez de
alimento que provocan las dos últimas guerras
mundiales, especialmente la última, y ante la necesidad de
incrementar y regular los recursos forrajeros en los
países en vías de desarrollo.
Deben citarse a este respecto, la Joint Publication n° 10
(Imperial Agricultural Bureau, 1947) en la que se describen los
usos de árboles
y arbustos en numerosos estados y zonas de Australia, África,
India, EE.UU,
Canadá, Rusia y
países mediterráneos, con tablas de
composición y digestibilidad de varias de sus partes;
así como la edición
de Gutteridge Shelton (1994) de un libro con las
aportaciones de 31 autores sobre los orígenes,
características, valor
nutritivo y uso en la alimentación de las
principales leguminosas arbóreas tropicales de los
géneros Leucaena, Gliricidia, Sesbania, Calliandra,
Albizia, Eritrina, Acacia, etc. Según González,
González, G; González Doneel, I. (1999).
La utilización alimenticia de los recursos
arbóreos se fue afianzando como resultado de los primeros
estudios sobre el valor alimenticio del ramón
realizados en Alemania por
Praessler y Neumeister, divulgados en Francia por
Grandeau con motivos de la escasez de pastos de años 1893,
aplicando el citado método
Weende de análisis. A este respecto González
Vázquez (1944) cita los referidos estudios de Grandeau en
unión de los de Garola y Gira, que incluyen tablas de
composición de distintas especies y de sus partes,
recolectadas en distintos momentos. De ella se deduce que las
hojas contienen más proteínas
y minerales que
los tallos, y que en estos disminuye a medida que se incrementa
el diámetro al contrario de lo que ocurre en la fibra y
que el follaje es más rico en primavera, disminuyendo de
valor nutritivo a medida que avanza la estación. Estudios
posteriores, confirman lo primero y que el follaje es frondoso,
especialmente de los llamados árboles de rivera (Populus,
Ulmus, Acer, Robinia, etc.) tiene una composición y un
valor nutritivo que se aproxima al de los henos de calidad media.
Este valor nutritivo aumenta cuando se trata de las hojas de los
chopos que dan valores de un
50 % de materia seca
digestible de la que un 15 % es proteína, de calidad aun
superior a la de harina forrajera y de los granos y cereales, por
su riqueza en metionina, leucina, lisina y fenilalanina, y poco
inferior a la de las leguminosas (S. Miguel y González
Antonanzas, 1985). Además de cierto que el follaje es una
fuente importante no solo de proteínas y minerales, sino
también de vitaminas A,
C, E, K, riboflavina y pro vitamina D. Según
González, González, G; González Doncel, I.
(1999).
En Europa, se propicia de modo especial la utilización
de las acículas de coníferas como fuente primaria
de carotenos, oligoelementos y vitaminas para las aves, cerdos y
rumiantes, sobre todo en Rusia, donde una vez desecadas y en
forma de harina y de comprimidos, con el nombre generalizado de
"muka", se integraban en las raciones de aquellas especies en
proporciones del 3 al 5 % de la dieta. Parece ser que en 1975 se
llegaron a producir 100.000 Tm. de "muka", y que existían
planes para doblar esta cifra en los años 80 (Keays,
1976). Dosis recomendada y beneficios registrados en el uso de
"muka" de coníferas en Rusia.
2.2 Principales
tendencias mundiales en el aprovechamiento del follaje de
especies forestales y en particular de
coníferas
La presencia en las células
del follaje verde de los árboles de sustancias
biológicamente activas: carbohidratos,
lípidos,
proteínas, resinas, sustancias minerales y una rica
composición de biocatalizadores que regulan las
propiedades de defensa. Ha demostrado que puede ser utilizado
para la medicina y la
alimentación animal (Solodki, F. I., 1969;
González-Quevedo, R. M., et. al., 2001; Kornsteiner, M.,
et al, 2005). Se ha demostrado su capacidad y valor
económico (De Silva T., 1997, García, H., et al,
2004).
Según Polis, 0., 1986, para alimentar animales el uso
directo del follaje verde y fresco resulta el menos costoso, ya
que este se acopia, tritura y se mezcla con la ración
principal de alimento, aunque debido a la rápida
descomposición de las sustancias biológicamente
activas no se pude guardar por mucho tiempo, ya que
disminuye su actividad biológica y calidad. Por otra
parte, debido a la presencia de compuestos fenólicos y
aceites esenciales se hace dañino cuando se aplican dosis
demasiado grandes de follaje. (Yassaa, N., et al,
2006).
Sería más provechoso el uso del follaje verde
conservado para alimento, ya que permite obtener el producto seco
a altas temperaturas sin pérdidas significativas de las
sustancias biológicamente activas (Yagodin, V. I., 1981;
Polis, 0., 1986; Quert, R., 1995).
Los primeros estudios en el país para la
obtención de aceites esenciales se desarrollaron en los
años 80 en el Instituto de Investigaciones
Forestales donde se obtuvo un producto de excelente calidad, con
rendimientos que oscilaban entre 0,6-0,04 kg-1 para Pinus
tropicalis Morelet y 0,35-0,06 y 0,6-0,04 kg-1 para Pinus
caribaea Morelet var. caribaea.
Varios autores han desarrollado metodologías para la
obtención de extracto lipídico. Díaz, et al,
(1998) obtienen extractos bencínicos a partir del follaje
de dos especies forestales de la provincia de Pinar del
Río, Quert, R. et al (1995), establecieron la metodología para la obtención de
sustancias biológicamente activas a partir de extractos
alcohólicos del follaje de especies forestales.
2.3.
Tecnologías del proceso de
extracción de sustancias biológicamente
activas
La obtención de sustancias extractivas del follaje
verde es una de las direcciones del uso del follaje (Pinelo, M.,
et al, 2004; Masango, P., 2005 ), para la extracción
se utilizan diversas tecnologías para las que existen
distintas metodologías como: determinación de la
calidad del follaje como materia prima
tecnológica, según Yagodin, V. I. (1981),
composición química del follaje
de la especie en estudio, desfibración del follaje hasta
partículas con diámetros menores de 8 mm, selección
del disolvente adecuado, extracción y tratamiento
químico del extracto para la obtención de productos
(Yagodin, V. I., 1981; Weichun, Z., 1992).
Yagodin, V. I. (1981) Y Polis, O. (1986); plantean que la
tecnología
para la extracción de las sustancias biológicamente
activas del follaje, se lleva a efecto con un disolvente
orgánico, utilizando un método tradicional
(deflegmación).
La selección del disolvente se realiza en dependencia
de los productos que se quieran obtener. Algunos autores plantean
la obtención de extractos utilizando alcohol
isopropílico (Kolodinskaia, L. A, 1984), acetona,
tricloroetileno (Polis, 0., 1986), bencina (Yagodin, V. I.,
1987), mezcla de bencina-agua (Yagodin,
V. I., 1989a), éter de petróleo (Weichum, Z., 1992), etanol
(Quert, R., 1995); sin embargo, la selección del
disolvente influye en la utilidad
práctica del producto.
Con ayuda de un molino se realiza la desfibración del
follaje, hasta la obtención de partículas de unos 7
a 8 mm (Yagodin, V.I., 1981, 1987). Esto se hace con el objetivo de
lograr una mayor superficie de contacto con el disolvente,
facilitando el proceso de extracción (Tomas, M. G.,
Schumann, D. R., 1992). Este proceso se lleva a cabo utilizando
solvente polar, poco polar o una mezcla de ambos (Yagodin, V. I.,
1989a; Baranova, R., 1992; De Silva, T., 1997). Una de las
técnicas más utilizadas planteada
por (Díaz, S., 1998) consiste en usar un extractor con
calentamiento del disolvente en la parte inferior con corriente
de vapor a temperatura de
80-90 ºC, y enfriamiento en la parte superior a temperatura
de 6 a 8 ºC, con tiempo de extracción de 4 horas.
En algunas plantas piloto la
continuidad del proceso de extracción es de 5,5 a 6 h, lo
que depende de la cantidad de la materia prima en el extractor,
también otros parámetros tecnológicos como
el vapor y el trabajo de
cada sección. (Yagodin, V. I., 1989a, Weichum, Z., 1992).
Posteriormente el extracto es sometido a un tratamiento
químico para su fraccionamiento.
Con vista al tratamiento del follaje de Pinus caribaea
Morelet var.caribaea y Pinus tropicalis Morelet a
escala de
banco,
Díaz, S. (1998), planteó una metodología en
la cual se determinan la composición fraccionada del
follaje, la definición del disolvente adecuado para la
extracción, la caracterización de la biomasa del
follaje en función de
los principales indicadores
físico-químicos y el posterior establecimiento de
las principales operaciones para
la obtención de pasta clorofila-caroteno, cera y residuo
forrajero (desfibración, extracción,
filtración sedimentación, recuperación del
disolvente, destilación de los aceites esenciales
saponificación del extracto, secado y trituración
del residuo); Cordero (2001), amplía la metodología
para la obtención de: concentrado provitamínico,
clorofilina de sodio, concentrado de ácidos
grasos y resinosos, además de ceras y aceites esenciales
en follaje de Pinus caribaea Morelet var. caribaea
y especies de Eucaliptos.
En Rusia y China se han
desarrollado tecnologías para el tratamiento del follaje y
obtienen una gama de productos en plantas pilotos que
están en constante desarrollo con el objetivo de aumentar
la producción. De una tonelada de follaje
verde de pino obtienen 210 – 230 g de clorofilina de sodio, de
4,4 – 4,6 kg de concentrado provitamínico, 4,5 – 4,7 kg de
pasta balsámica, 1,2 – 1,8 kg de cera, 70 – 90kg de
extracto acuoso curativo y de 450 – 470 kg de suplemento
forrajero. (Yagodin, V. I., 1989a, Weichum, Z., 1992).
En los últimos tiempos ante la necesidad de reducir los
costos
energéticos en los procesos de
separación, sobre todo después de la crisis
energética de los años setenta y posteriores, se ha
llevado a cabo investigaciones para el desarrollo de nuevos
procesos que minimicen estos costos, teniendo en cuenta
también otras necesidades actuales, como son la
preservación del medio ambiente
y el uso de nuevos disolventes, más eficaces y
fácilmente recuperables.
Como consecuencia de esta labor investigadora, se ha
desarrollado la técnica denominada Extracción con
Fluidos Supercríticos o simplemente Extracción
Supercrítica (ESC), basada en el uso del CO2,
como agente separador, de un fluido supercrítico
(FSC).
Fluido supercrítico: Se entiende como tal una sustancia
llevada a unas condiciones operativas de presión y
temperatura por encima de su punto crítico (Portela, J.,
R., 2007).
Debido a las especiales propiedades de los fluidos en estas
condiciones (densidad,
viscosidad,
difusividad), los FSCs presentan grandes ventajas frente a los
disolventes líquidos, ya que:
· Las eficacias alcanzadas en
las separaciones han de ser apreciablemente mayores, puesto que
sus propiedades de transporte son
mejores.
· Pueden separarse totalmente de
forma sencilla de los productos, simplemente modificando la
presión o la temperatura, hasta el extremo, si es
necesario, de que el FSC pase a estado
gaseoso.
Las principales aplicaciones, ventajas y desventajas de la
extracción utilizando FSCs como disolventes se resumen de
la siguiente forma:
La mayoría de los procesos químicos industriales
como, los de síntesis,
la extracción de productos naturales y la limpieza y
protección de superficies, tiene lugar en medios con
disolventes orgánicos. Muchos de estos disolventes tienen
efectos nocivos sobre el ambiente. En
muchos casos pueden ser reemplazados por fluidos de impacto ambiental
prácticamente nulo, como el agua o el
anhídrido carbónico en condiciones
supercríticas.
La tecnología de fluidos supercríticos puede
usarse en sectores como:
QUÍMICO: Extracción y concentración de
aromas y fragancias; extracción de insecticidas naturales;
obtención y purificación de sustancias de
síntesis; obtención de catalizadores;
fraccionamiento y revalorización de residuos;
encapsulación de CO2, gases en
sólidos; mejora de procesos con adición de
tensoactivos y cosolventes; desengrase de substancias
diversas.
MATERIALES: Obtención de micro y nanopartículas;
micronización; modificación de propiedades;
síntesis de aerogeles.
FARMACéUTICO: " Drug delivery system" por
impregnación o cocristalización; obtención
de extractos de hierbas medicinales.
ALIMENTARIO: Extracción de productos naturales y
fraccionamiento (aceites vegetales y ácidos grasos);
desodorización e hidrogenación de grasas y
aceites; extracción de cafeína
de café y
te. (Khajeh, M., et., al. 2004).
BIOTECNOLOGÍA: Purificación de productos;
desinfección de productos biológicos.
MEDIO AMBIENTE: Destrucción de productos
orgánicos tóxicos.
CURTIDOS: Desengrase de pieles.
TEXTIL: Lavado en seco; teñido y en procesos de:
hidrogenación, condensación, oxidación,
síntesis, catálisis, separación de mezclas,
polimerización, cromatografía etc.
La solubilidad de una sustancia (soluto) en un disolvente
supercrítico es, en general, menor que en los disolventes
convencionales pero la separación FSC-soluto se realiza de
forma eficaz mediante un simple proceso de expansión.
Esquema resumido sobre los fluidos
supercríticos.
El campo de los FSCs es un área de interés
prioritaria para numerosos investigadores. Prueba de ello son las
publicaciones recientes de extensas monografías y
artículos de revisión bibliográfica,
así como los numerosos congresos celebrados en la
última década dedicada exclusivamente al estudio de
las propiedades físico-químicas,
termodinámicas y de transporte de los FSCs, y a sus
posibles aplicaciones industriales (Pizarro, C.,
et. al, 2007).
2.4. Importancia de los productos que se
obtienen del follaje verde
La clorofilina de sodio es un producto obtenido de los
extractos con solventes de baja polaridad, se utiliza en la
medicina debido a que fortalece los glóbulos rojos y eleva
los leucocitos en la sangre
después de la irradiación en enfermos de cáncer
(Polis, 0., 1986). Una dosis de 0,25 a 0,5 mg/kg de peso, elimina
la leucopenia (Berlinson, M. Y., 1989). Las valiosas cualidades
de este derivado de clorofila radican en su poder
cicatrizante, antimicrobiano, epitelizante, lo cual sirve de base
para su uso en dermatología (Shiyuan, G., 2000;
Álvarez E., et al, 2002 , Mi-Hyun, et al, 2005) y
como medio antiúlcero; en cosmética, como aditivo
de pastas dentales, jabones, talcos, champú y cremas
(Drozhzhina, V., et al, 1998).
La pasta balsámica es utilizada en cosmética
como emulsionante biológicamente activo y en veterinaria
para pomadas útiles en las lesiones de la piel (Yagodin,
V. I., 1981).
Estudios realizados de los derivados no metálicos de la
clorofila demostraron su capacidad de formar complejos
metálicos con Cu, Co, Zn y otros. Estos poseen gran
actividad biológica, lo que permite su uso en medicina,
cosmética y alimentación (Drozhzhina, V. A,
1998).
Muchos países producen derivados de clorofila dada la
actividad biológica de los mismos, debido a su capacidad
de estimular los procesos de regeneración de la piel, en
controlar las alteraciones nerviosas y a sus cualidades
antimicrobianas (Shiyuan, G., 2000, Burkhard, R., 2000 ).
El concentrado provitamínico se utiliza en
cosmética y alimentación animal como aditivo
bioactivo. Resultados interesantes se han obtenido disolviendo
concentrados de carotenos en glucosa al 5
%, lo que ha sido utilizado como agente farmacéutico
activo análogo al taxol el cual es ampliamente empleado
como agente anticancerígeno (Haldemann, W., et al,
1997).
Los monoterpenos y sesquiterpenos presentes en los aceites
esenciales de Eucalyptus se han probado in vitro en tumores
bucales, comprobándose su efectividad antitumoral
(Takasaki, M., 1994, 1995). Otros derivados han demostrado
actividad antibacterial, así como antioxidante (Hoda, F.,
1999; Stashenko, E., et al., 2003).
El pineno, mirceno, sabineno y limoneno, constituyentes de los
aceites esenciales de las coníferas son utilizados en
medicina por sus propiedades terapéuticas; en la industria de
perfumería, por sus propiedades aromáticas
(Yagodin, V. I., 1981; Quert, R., et al, 1990, 1993; Marvin, 0.,
1996; Tyman, J. H. P., 1997; Hong, E.J., et al.,
2004). Además se encontró actividad
antimicótico frente a hongos
patógenos del aceite
esencial del Pinus caribaea Morelet var. caribaea
(Duarte, A, et al,1992).
Las vitaminas son sintetizadas por las plantas, pero no por
los animales. Estas son requeridas en pequeñas cantidades
por el metabolismo
para mantener una buena salud, cumpliendo funciones
vitales, por lo que deben ser tomadas en los alimentos o
suplementos alimenticios (Buell, P., 1994).
La actividad de los vegetales como fuente de vitamina A es
debida a su contenido de β-caroteno, estos presentan una
poderosa acción
fisiológica, jugando un importante rol en la dieta de los
animales y para colorante en los alimentos, así como
constituyen un potencial agente preventivo del cáncer
(Benjamin, G., 1997). El hombre en
su dieta diaria necesita 5,000 unidades internacionales de
vitamina A (Lama, E., 1986).
La vitamina E tiene poder antioxidante (Benjamin, G., 1997),
se considera la vitamina de la fertilidad, la D tiene actividad
antirraquítica (Tyman, J. H. P., 1997), la vitamina F esta
vinculada con la observación del efecto terapéutico
de los ácidos linoleico y linolénico en el
tratamiento de arteriosclerosis, enfermedades de la piel y
quemaduras (Alinova, E. K., Actvachaturiam, A G., 1979) citados
por Yagodin, V.I. (1981).
2.5
Ubicación de los Productos Forestales no Maderables (PFNM)
en el mercado
mundial
Los PFNM tienen un incremento debido a la dependencia de las
comunidades rurales sobre estos productos, el nuevo mercado tiene
preferencias por los productos naturales, interés en la
conservación del bosque, su biodiversidad
y el surgimiento de nuevos productos no maderables entre las
riquezas biológicas y complejidad ecológica de los
bosques naturales. A principios del
siglo pasado las plantas constituían el 99 % de los
ingredientes de los productos de perfumería. Con el
desarrollo de la industria petroquímica la producción fue
disminuida a un 15 % en la década de 1950. Actualmente se
prefieren los productos naturales y la proporción alcanza
un nuevo incremento, alrededor del 25 % y para principios de este
siglo alcanzara un 50 % (Pellecuer, 1994).
Los PFNM se encuentran en el mercado en diferentes estados de
elaboración como importaciones o
exportaciones,
desde la materia prima hasta productos terminados. Entre los PFNM
que tienen significación comercial podemos citar:
productos alimenticios, especias, hierbas culinarias, ceras,
pigmentos naturales, oleorresinas, fibras, taninos vegetales,
aceites esenciales, productos insecticidas, plantas
medicinales, entre otros. Estadísticas oficiales en Brasilia,
demostraron que una tonelada de PFNM, generan valores
equivalentes a 25 toneladas de madera. Esto
confirma que la demanda entre
la extracción de biomasa y renta, es mucho más
favorable en el caso de los PFNM (Becker, 1992). Los aceites
esenciales en el mercado mundial alcanzan la cifra de un
billón de dólares. China, Indonesia, Tailandia,
India y Brasil son los
mayores productores de algunos aceites, mientras que la Comunidad
Europea, Estados Unidos y
Japón
son los principales importadores de este producto, con el 72 % de
las exportaciones mundiales (Coppen, J. J. W., 1994).
Un kg de aceite esencial de hojas producido en Canadá
por pequeñas industrias
controladas por campesinos, se vendía en 1978 a 21
dólares; a mayor escala, en las compañías se
producía alrededor de 4 500 kg de aceite anualmente. En
enero del 1998 el precio
ascendió a 7,87 dólares par un tercio de onza de
aceite (Ciesla, W. M., 1998).
Los valores totales mundiales de los extractos de origen
vegetal fueron del orden de 102,7; 102,5; 116,7 y 123,3 millones
de dólares durante los años 1988, 1989, 1990 y
1991. Así en 1991 el 50 % de la producción mundial
de extractos tánicos vegetales fue alcanzado por Argentina
con un 34 % y Brasil con 16 % siendo los dos países
principales exportadores, mientras que Estados Unidos, Italia, Rusia y
Japón son los mayores comercializadores (Igbal, M., 1995).
En la década del 90 en países europeos se
incrementó la obtención industrial de productos con
actividad biológica a partir de extractos de plantas; en
Rusia, en los talleres de elaboración química del
follaje, se obtienen concentrados de clorofila-caroteno,
clorofilina de sodio y concentrados provitamínicos con
valor de 4,79, 3 400 y 90 rublos/kg respectivamente (Yagodin, V.
I., 1989c; Baranova, R., 1992).
Más de 4000-6000 plantas medicinales son de importancia
comercial. En 1992 las plantas medicinales fueron comercializadas
con una magnitud de 171 millones de dólares. China, como
el mayor productor y exportador, alcanzó el 30% del
mercado mundial, seguida de Corea, Estados Unidos, India y Chile.
Singapur y Hong Kong son los principales reexportadores en
Asia. Mientras
que Japón, Estados Unidos, Alemania, Francia; Italia,
Malasia; España y
Reino Unido son los mayores comercializadores, Hamburgo es el
centro del comercio
mundial (Igbal, M,,1995),
El valor total del mercado mundial de los PFNM es del orden de
11 billones de dólares de los cuales el 60 % es importado
por la Comunidad Europea, Estados Unidos y Japón. La
dirección general del mercado se encuentra
en los países desarrollados que son los principales
comercializadores (Igbal, M., 1995).
China es el país que más productos naturales
comestibles y medicinales produce, seguido de India, Indonesia,
Malasia, Tailandia y Brasil.
3. CONCLUSIONES
En la actualidad las tendencias en cuanto al aprovechamiento
del follaje, se ubican en cuatro grupos (Polis,
1986).
·
Follaje verde y fresco.
·
Follaje verde conservado.
·
Obtención de aceites esenciales.
·
Obtención de sustancias biológicamente activas.
Los usos mas difundidos actualmente son:
·
Obtención de aceites esenciales y harina vitaminada.
·
Obtención de extractos: Tecnología flexible para
obtener derivados de clorofila y concentrados alimenticios.
En la actualidad se ha desarrollado la técnica
denominada Extracción con Fluidos Supercríticos o
simplemente Extracción Supercrítica (ESC), basada
en el uso del CO2, como agente separador, de un fluido
supercrítico (FSC) para la preservación del medio
ambiente y el uso de nuevos disolventes, más eficaces y
fácilmente recuperables.
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Autor:
Lic. Marlenis Díaz Paz
Dra. Elena Cordero Machado
Dr. Uvaldo Orea Igarza
Profesores Investigadores del Centro de Estudios Forestales y
Profesores del Departamento de Química de la Facultad de
Forestal y Agronomía de la Universidad de Pinar del
Río, Cuba.
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