Alcoholes y ácidos grasos de la cera de henequén (Cuba)

Introducción

Figura 1. Foto del autor Muchos productos de
fuentes agrícolas, como el maíz, la soja, la papa,
el henequén pueden transformarse en productos de consumo.
Los residuos agrícolas (biomasa) y otros subproductos no
relacionados con la alimentación, que a menudo contienen
una variedad de materiales de naturaleza similar a la celulosa,
pueden proporcionar importantes materias primas alternativas. En
la actualidad se obtienen millones de toneladas/año de
productos a partir de materia prima vegetal, la mitad de los
cuales son fibras.

Desde hace algunos años el grupo de Fibras
Naturales y Tensioactivos del Centro de Estudio de
Tecnologías Energéticas Renovables (CETER), ha
basado sus estudios en el aprovechamiento de los desechos de la
industria henequenera para la obtención de productos de
interés de uso y comercial, partiendo de una
utilización más eficiente de la planta de
henequén. Estos estudios se han realizado con muestras
obtenidas de las plantaciones de Mariel, Varadero, Cienfuegos y
Limonar.

Se muestra la ubicación de las henequeneras en
Cuba.

Figura 2. Localización de las henequeneras
cubanas

Figuras 3 y 4. Fibras de las henequeneras de
Cienfuegos y Mariel. Fotos del autor. Las plantas del
género Agave tienen sus hojas cubiertas por una
fina película de cera que evita la pérdida de agua.
Este tipo de producto está constituido fundamentalmente
por alcoholes, ésteres, ácidos grasos e
hidrocarburos. En la literatura se encuentra gran cantidad de
trabajos que abordan el estudio de dichas ceras por sus
interesantes propiedades biológicas.

Las ceras naturales normalmente contienen más
moles de ácidos que de alcoholes e invariablemente los
alcoholes se encuentran combinados como ésteres. Los
ácidos de menor masa molecular son los primeros en
combinarse con los alcoholes de mayor peso y los ácidos de
mayor masa molecular pueden quedar libres. [Ferrer y
col.,2010].

El aprovechamiento de los residuales henequeneros a
partir de su valor agregados puede ser una alternativa para
aumentar la superficie henequenera del país y así
obtener los beneficios del mercado mundial y la
utilización de los subproductos que no sólo hagan
rentables, sino también eficiente este cultivo.

Las plantas pertenecientes a estas familias han sido de
gran atractivo como posibles fuentes para la extracción de
un sinnúmero de productos que complementarían las
necesidades alimenticias, textiles, estimulantes, etc.

El grupo de Fibras Naturales y Tensioactivos del CETER,
CUJAE, está dedicando sus esfuerzos al desarrollo e
introducción de procedimientos de producción
más limpias, con énfasis en el uso racional de los
recursos y en el aprovechamiento de residuales.

Figura 5. Henequenera de Mariel en la actualidad.
Fotos del autor. Los nuevos productos mejorarían la
competitividad del cultivo creando así, una
condición favorable para las áreas aledañas
a la industria henequenera y a nuestro país de manera
general. [Ferrer y col.2010].

A partir de los desechos sólidos de la industria
henequenera se obtiene la cera [Ferrer y col., 1998], de ella se
derivan varios proyectos de investigación con propuestas
de diferentes tecnologías para la obtención de
productos bioactivos y tensioactivos.

La cera está constituida fundamentalmente por
ésteres alquílicos producidos por
esterificación de alcoholes con ácidos de la serie
alifática, ambos de altas masas moleculares. Los
ésteres están acompañados generalmente de
alcoholes o ácidos libres y por residuos de hidrocarburos
de altas masas moleculares.[Warth, 1956].

Los alcoholes y ácidos grasos son de utilidad
como tensioactivos, bioactivos y además pueden obtenerse
varios compuestos con posibilidades de uso en diferentes
industrias entre los que se encuentran los
Na-acilaminoácidos y los alquil ester
aminoácidos.

Componentes de la
cera de henequén

La cera de henequén ha sido obtenida de la
cutícula de las hojas de la planta y además de la
pulpa producto de desecho de la industria henequenera. De la
mencionada cera se han separado y caracterizado alcoholes grasos,
ácidos grasos e hidrocarburos.[Ravelo, 1995. Davis, 1996.
Barroso, 2000, Delgado, 2000. Castillo, 2001].

Figura 6. Planta de henequén del Mariel. Fotos
del autor. Los hidrocarburos de mayor interés
presentes en las ceras vegetales son los saturados de cadena
abierta en un intervalo aproximado de diecinueve a treinta y un
átomos de carbono, con la peculiaridad de que el
número de átomos de carbono es impar.

Los alcoholes grasos de alto peso molecular han
despertado el interés de la comunidad científica
desde 1977 cuando Ries y col demostraron que el 1- triacontanol,
un alcohol de 30 átomos carbono era el producto
responsable del crecimiento de un campo de tomates donde se
habían depositado los residuos de corte de un campo de
alfalfa. Esto ha permitido que este alcohol sea ampliamente
utilizado como estimulador del crecimiento vegetal en numerosos
países. [Delgado, 2000 ]

Extracción
de alcoholes grasos

Extraída la cera tanto de la cutícula como
de la pulpa de henequén se realiza la
saponificación, se separan los insaponificables y la
disolución que contiene las sales de ácidos grasos.
El diagrama que se sigue se muestra a
continuación:

Figura 7. Diagrama de flujo para obtención de
los alcoholes grasos.

Estudio de las
emulsiones de alcoholes grasos.

El transporte automotor por combustión interna
constituye una importante fuente de contaminación del aire
en las ciudades. En las emisiones de los motores de gasolina se
destacan por su magnitud compuestos tales como monóxido de
carbono, óxidos de nitrógeno y el tetraetilo de
plomo.

Los motores de combustión diesel presentan el
mayor volumen de contaminante correspondiente a óxidos de
nitrógeno, hidrocarburos, partículas sólidas
y monóxido de carbono. [Barroso, 2000].

Para cada tipo de motor diesel, en función de su
régimen de trabajo, existe una composición
óptima de emulsiones (% de emulgente y tamaño de
gota), que mejora la calidad de la combustión,
disminuyendo el consumo específico de diesel debido a un
efecto físico de micro explosión y uno
químico de catálisis, por la activación de
radicales (OH- y H+).

Lo anterior repercute en un aumento de la calidad de
formación de la mezcla, la mayor plenitud y velocidad de
combustión, ocurriendo un cambio favorable en el balance
energético del motor con una reducción de la
emisión de monóxido de carbono y de gases
contaminantes. La presencia de agua en el interior de la
cámara disminuye la temperatura y reduce la emisión
de NOx hacia la atmósfera a pesar de los excesos de aire,
típicos en estos motores, evitando así una alta
contaminación del medio ambiente. [Barroso,
2000].

En la actualidad el ahorro de combustible resulta un
interesante tema de debate debido a las circunstancias objetivas
que presenta nuestra isla relacionado con la imposibilidad de
contar con elevados volúmenes de combustible; es por ello
que una de las posibles alternativas de solución puede ser
la utilización de combustibles emulsionados a partir de
compuestos naturales, es por ello que se decide probar la
utilización de los alcoholes grasos como emulgente al
mezclarlo con combustibles.

Para la preparación de emulsiones
agua/combustible o combustible/agua es necesario añadir
agentes tensioactivos, los cuales provocan un descenso en la
tensión interfacial entre los componentes poco miscibles y
su estabilidad como emulsión agua /diesel.

Para analizar el comportamiento de las emulsiones
utilizando los alcoholes grasos obtenidos de la
saponificación de la cera de henequén, la cual
presenta todos los alcoholes primarios saturados que poseen entre
26 y 34 átomos de carbono, con una mayoría de los
que tienen 28, 30, 31 y 32 átomos de carbono, se realiza
un diseño de experimento 32 donde se escogen como
variables independientes los porcentajes de emulgente (alcohol
graso) y de agua a tres niveles diferentes tomando como criterio
trabajos precedentes (Bonachea, 1997. Fernández, 1997],
como variable dependiente la velocidad de estratificación
y se analiza en el programa estadístico de
computación Statgraphics Plus 5.1. Se observa que las
emulsiones de menor velocidad de estratificación son las
que contienen el mayor porcentaje de alcoholes grasos
(gráfico), lo cual es corroborado al hacer el
análisis estadístico en la figura 1.

Gráfico 1. Velocidad de estratificción
de emulsiones con alcoholes grasos

Figura 8: Superficie de respuesta
estimada.

Donde : (Niveles de las
variables)

Además se observó que tanto el contenido
de agua de las emulsiones como las interacciones correspondientes
entre las dos variables presentan una significación muy
pobre, como puede verse en la carta Pareto, por lo que en el
nuevo diseño las nuevas emulsiones a preparar
serían con 10 porciento de contenido de agua.

Figura
9: Carta Pareto estandarizada para la velocidad Las
emulsiones obtenidas al ser observadas al microscopio se pueden
clasificar en las llamadas suspoemulsiones, pues el emulgente
estudiado se mantiene en suspensión en la fase continua en
forma de partículas finamente divididas y distribuidas
homogéneamente [Pritchard, 1996]. A estas muestras se les
determinaron las viscosidades:

Tabla 1. Viscosidades de las emulsiones
estudiadas.

Se observa que la viscosidad aumenta al aumentar el
porcentaje de emulgente. Debido a que estas emulsiones tienen
como objetivo utilizarse como combustible y las viscosidades
resultan ligeramente altas para ser empleadas con este
propósito, se tomó la decisión de realizar
un nuevo diseño reduciendo la concentración de
alcoholes grasos, y como esto traería un aumento de la
velocidad de estratificación se le añadiría
una determinada cantidad de coemulgente tomando como criterio
literatura consultada [Bonachea , 1997].

Los coemulgentes a utilizarse fueron previamente
escogidos de una muestra de seis y la concentración de
agua fijada a un 10 porciento. Para la selección se
tomó como criterio la solubilidad en el diesel, la
estabilidad y compatibilidad con el alcohol graso, que constituye
el emulgente en estudio, para ello se auxilió de la
literatura consultada [Pritchard, 1996], donde se explica la
importancia de coemulgentes compatibles para mantener la
estabilidad de las partículas en las
suspoemulsiones.

En un diseño 32, donde aceite quemado, crudo, y
Synperonic A5 son representados por –1; 0 y 1, los
resultados nuevamente muestran que la velocidad de
estratificación disminuye con el aumento de la
concentración del emulgente, las velocidades de
estratificación son las menores, pero en el caso del
primero las emulsiones preparadas quedaron muy viscosas, por lo
que se seleccionó el aceite quemado para realizar el
próximo diseño.

Figura 10: Superficie de respuesta estimada En el
nuevo diseño las concentraciones de tensioactivo y
cotensioactivo estudiadas fueron de 1,00; 1,25 y 1,50 porcientos
para ambos. Se obtiene en el análisis que la variable de
mayor incidencia en la velocidad de estratificación
continúa siendo la concentración del emulgente, la
del coemulgente no es una variable significativa. Figuras 11
.

Figura 11: Superficie de respuesta
estimada

En el gráfico 2 se observa que la emulsión
que contiene 1 porciento de tensioactivo más 1 porciento
de coemulgente presenta la menor velocidad de
estratificación en el tiempo estudiado.

Gráfico 2. Velocidad de estratificación
de las emulsiones con alcoholes grasos. A estas emulsiones se
les determinaron las viscosidades, las que se reportan en la
tabla 2

Tabla 2: Viscosidades de las emulsione

La emulsión 1 presenta valores aceptables para
este tipo de emulsiones agua-diesel estudiadas en la planta
emulsificadora de Santa María (proyecto Sta María).
La viscosidad de un combustible influye en su
pulverización, con el aumento de la viscosidad del
combustible la pulverización empeora, pero se aumenta la
profundidad de las gotas en el aire comprimido. Altas
viscosidades aumentan la resistencia al bombeo del combustible
por el sistema de alimentación. Cuando la viscosidad
alcanza cierta magnitud, la resistencia del sistema de
alimentación crece tanto que el combustible deja de llegar
a la bomba de combustible en la cantidad necesaria para
garantizar el trabajo normal del motor. [Delgado,
2000].

Por lo anteriormente planteado las mejores emulsiones
son las 1, 2, 4 y 7 debido a que son las que presentan los
menores valores de viscosidad pero de ellas la 1 y la 2 son las
que presentan mayor estabilidad en el tiempo
estudiado.

Otros usos de los
alcoholes grasos

Los productos útiles que se han obtenido directa
o indirectamente de las plantas han demostrado la importancia que
tienen para el hombre y brindan una gran posibilidad de uso en la
terapéutica y la atención primaria de salud a nivel
mundial. De acuerdo con los reportes [Lishtvan, 1987 y Belkevich,
1989] sobre las propiedades farmacológicas como
cicatrizante y antiinflamatorio de la cera de turba, donde
abundan un gran contenido de ácidos grasos y alcoholes de
alto peso molecular; se ha evaluado la actividad antiinflamatoria
de la cachaza, la cera de caña y sus extractos, ya que
todos estos compuestos también se caracterizan por su
contenido en ésteres, ácidos grasos y alcoholes de
alto peso molecular.

En el trabajo sobre la actividad antiinflamatoria de
extractos de derivados de la caña de azúcar
[Tillán, 2002], fueron empleadas ratas Wistar con
edema agudo de la pata inducido por inyección subplantar
de carragenina para evaluar la actividad antiinflamatoria de
extracto etanólico de la cera de caña seco,
extracto etanólico de la cera de caña
extraído en diferentes proporciones, extracto
etanólico obtenido de la cachaza, cera cruda y aceite de
cachaza. Tanto la cera cruda como los extractos etanólico
secos y los frescos mostraron disminución significativa
del edema de la pata de la rata inducido por carragenina. Los
resultados anteriores indicaron que las sustancias
antiinflamatorias se encuentran en mayor proporción en la
cera y es posible utilizarla para obtener
éstas.

Una mezcla de alcoholes grasos saturados de elevado peso
molecular (C24-C34) aislada y purificada de la cera de abejas y
denominado D002 [Marrero, 2008] también ha mostrado
efectos antiulcerosos, antiinflamatorios y
antioxidantes.

Recientemente se han descubierto principios activos en
los frutos de la planta Sabal, palmerita-palmito de
Sierra-Serenoa y se utilizan en varios preparados
farmacéuticos pues contienen diversos fitosteroles,
alcoholes grasos alifáticos de alto peso molecular, todos
ellos de acción antiinflamatoria sobre la próstata,
ya que su acción, de tipo hormonal, impide la
proliferación de los andrógenos sobre el tejido
prostático y útil en caso de hipertrofia o de
adenoma de próstata, detiene el crecimiento de la
glándula y reduce las molestias urinarias propias del
síndrome prostático, además favorece la
diuresis.
[www.infojardin.net/fichas/plantas-medicinales/serenoa-repens.htm].

De esta misma planta, se plantea [Marrero, 2012] un
nuevo extracto lipídico a partir de los frutos de la palma
real cubana que ha mostrado ser efectivo en modelos
experimentales de hiperplasia prostática y mostrado
efectos antioxidantes y antiinflamatorios. El D004 presenta un
contenido total de alcoholes entre 0,18 y 5,10 %. Esta
fracción está compuesta principalmente por
1-octacosanol, 1-triacontanol y 1-hexacosanol.

El trabajo de Pérez y col.[en revisión] se
refiere a la hiperplasia prostática benigna, enfermedad
común en hombres a partir de los 50 años de edad,
que consiste en el crecimiento benigno e incontrolado de la
glándula prostática y produce diversos
síntomas del tracto bajo urinario. Los resultados hasta el
presente indican que el D-004 es seguro y bien
tolerado.

La búsqueda de nuevas fuentes de obtención
de estos compuestos con actividad biológica es tarea de
muchos investigadores, ejemplo de esto es el fármaco
cubano [Laguna, 1995] conocido en gran parte del mundo por las
siglas PPG, que tiene como principio activo una mezcla de
alcoholes alifáticos primarios superiores (denominada
policosanol) de cadena lineal que poseen 24, 26, 27, 28, 29, 30,
32 y 34 átomos de carbono. Estos alcoholes, en una
proporción determinada, le confieren a la mezcla
propiedades biológicas específicas, entre ellas, la
actividad hipercolesterolémica y de reducción del
nivel de lipoproteínas de baja densidad (LDL).
También se ha estudiado las potencialidades de estos
compuestos, especialmente del triacontanol, como reguladores de
crecimiento vegetal y se han obtenido buenos resultados en
algunos cultivos como es el caso del arroz.

Siguiendo esta línea de trabajo se plantea que el
extracto de hueso de dátil contiene 7 sustancias con
propiedades de anti envejecimiento. Estas sustancias activas son:
fitosteroles, fitoesteroides, ácido ursólico,
isoflavonas, policosanoles, provitamina A y vitamina
E.[http://www.infarma.es/web/infarma-2013 ] Los policosanoles o
alcoholes grasos de cadena larga más abundantes en el
hueso de dátil son el hexacosanol (26 C) y el octacosanol
(28 C). Ambos alcoholes presentan propiedades regeneradoras,
suavizantes y mejoran la comunicación celular, por lo que
refuerzan la capacidad regeneradora y de anti envejecimiento de
este bioactivo.

El extracto de hueso de dátil se ha ensayado en
la zona del contorno de los ojos en un grupo de 10 voluntarias,
de edades comprendidas entre 48 y 58 años. Las voluntarias
aplicaron 2 veces al día, en un lado del rostro, una crema
formulada al 2,5% del producto comercial, mientras que en el otro
lado aplicaron una crema placebo. El estudio se prolongó
durante 5 semanas, con controles periódicos semanales. Al
inicio y al final del estudio se realizaron fotografías de
la zona tratada para evaluar la eficacia del producto.

Figura 12. Foto de paciente en estudio Aspecto
inicial y final del contorno del ojo de una voluntaria del
estudio. Se observa una mejoría apreciable de las arrugas
en el lado en el que se aplicó la crema con extracto de
hueso de dátil (fotos inferiores) con respecto a la crema
placebo (fotos superiores).

En el trabajo de diploma [Ravelo, 1995] Estudio
preliminar para la obtención de componentes de la cera de
la hoja de henequén, se utilizó la
cromatografía de gases, para determinar la
composición de una fracción de alcoholes de alta
masa molecular obtenida de hojas de Henequén (Agave
fourcroydes) y encontraron que el octacosanol y el 1-
triacontanol son los componentes mayoritarios, acompañados
de sus homólogos de 26 a 36 átomos de carbono,
estos resultados fueron corroborados posteriormente
[Méndez , 2003].

El material insaponificable de la cera incluye todas
aquellas sustancias que permanecen insolubles en agua
después de la saponificación. Esta materia
insaponificable consiste fundamentalmente en alcoholes e
hidrocarburos.

La mayoría de las ceras vegetales y animales
producen entre un 35-55 por ciento de alcoholes en el
insaponificable. Los alcoholes superiores de cadena normal
parecen ser los que más abundan en la mayoría de
las ceras vegetales.

Ácidos
grasos

Otros de los componentes de la cera son los
ácidos grasos, que se obtienen también de la
saponificación de esta última pero estos se
encuentran en los jabones de potasio que se obtiene al final de
la reacción.

SOLUBILIDAD Y FORMULACIÓN DE EMULSIONES.
Se probó la solubilidad en diferentes solvente en
dependencia del grado de polaridad de los mismos, atendiendo a
que los ácidos grasos tienen en su estructura una cadena
hidrocarbonada no polar y un grupo COOH con
características polares. La influencia de este grupo
frente al tamaño de la cadena, es despreciable por lo que
la solubilidad en ellos fue muy baja. En el caso del benceno
aunque es apolar, al ser aromático no permite una
fácil disolución de los ácidos
grasos.

Con relación a los coemulgentes, se disuelven
parcialmente en el aceite de naranja, por la estructura similar,
pero la solubilidad mayor la presentan en el crudo Varadero que
posee un 28% de asfaltenos.

En el caso de los Na-acilaminoácidos solo se
disolvieron parcialmente en el crudo Varadero, comportamiento
asociado a la complejidad estructural de la molécula.
Estos ensayos se realizaron en caliente a una temperatura
aproximada de 80ºC.

A partir de los resultados obtenidos en los ensayos de
solubilidad se formularon las emulsiones de los ácidos
grasos y de los Na-acilaminoácidos. Para los primeros, las
emulsiones resultaron homogéneas y estables,
reportándose en la tabla los porcentajes que mejores
resultaron brindaron.

Tabla 3. Concentraciones en las emulsiones de
ácidos grasos.

Para estos niveles se determinó durante 24 horas
la velocidad de estratificación, a partir de la
variación de nivel del anillo en el tiempo, la que se
reporta en la tabla.

Para las combinaciones correspondientes a 0.3% de
ácidos grasos, se forma una emulsión que separa
agua, comportamiento que pudiera estar asociado a una cantidad
insuficiente de producto.

Tabla 4. Valores de altura y velocidad de
estratificación en la emulsiones 1

Tablas 5. Valores de altura y velocidad de
estratificación en la emulsiones 2

Según los valores de altura del anillo y
considerando que la altura total de la emulsión es de 45
mm, la emulsión 1 muestra un 17.1% de separación de
combustible, mientras que para la 2 es de 20.9%, valores que
evidencian la formación de buenas emulsiones.

Se muestran los gráficos de velocidad de
estratificación vs. Tiempo que reflejan una tendencia a la
estabilidad de la emulsión a medida que transcurre el
tiempo.[ Barroso 2000].

Las curvas se ajustaron a un modelo matemático
polinomial cúbico dando excelentes resultados.

Este comportamiento se manifiesta en ambas
emulsiones.

En tres días posteriores en la observación
de la altura del anillo no hubo cambios significativos, lo que
demuestra una emulsión estable.

Tiempo (min.) Gráfico 3. Velocidades de
estratificación de la emulsión 1

Gráfico 5. Velocidades de
estratificación de la emulsión 2.

Modelo matemático ajustado.

Viscosidad

Se determinaron los valores de viscosidad a las
emulsiones formadas a partir de los ácidos grasos y al
combustible diesel.

En la tabla se reportan los valores promedios de tales
viscosidades.

Tabla 6. Valores de viscosidad a
40ºC.

Los valores de viscosidades obtenidos se encuentran
dentro de los rangos permisibles (4- 8cP), es por ello que las
emulsiones formuladas podrían probarse en motores
diesel.

Según los valores de altura del anillo y
considerando que la altura total de la emulsión es de 45
mm, la emulsión 1 muestra un 17.1% de separación de
combustible, mientras que para la 2 es de 20.9%, valores que
evidencian la formación de buenas emulsiones.

Para el caso de las emulsiones a partir de los
Na-acilaminoácidos se observó la rotura de la
emulsión (separación de agua), este comportamiento
se atribuye a la presencia de sales de estos, compuestos que
presentan una estructura cargada, lo que los hace ser empleados
en emulsiones directas. [Barroso, 2000].

Utilización de los componentes
obtenidos de la cera de henequén

ALQUIL ÉSTERES AMINOÁCIDO Los
Alquil ésteres Aminoácido son productos que se
obtienen por reacción de sustitución de un
aminoácido con los alcoholes grasos de la cera.

A partir de los alcoholes grasos de la cera de
henequén, se sintetizaron los alquil ésteres de
aminoácidos, por reacción con varios
aminoácidos. [Castillo, 2001].

Oa-ALQUIL ÉSTER AMINOÁCIDOS8
AMINOÁCIDOS Los aminoácidos son estructuras
básicas de las proteínas y están unidos
entre sí a través de enlaces peptídicos. Los
más corrientes en las proteínas son 20 y su
estructura se muestra en la Figura 1.

Figura 13: Estructura general de los
aminoácidos.

Basándose en la naturaleza iónica de la
cadena lateral R, los aminoácidos pueden clasificarse en
neutros (débilmente hidrófobos, hidrófobos y
aromáticos), ácidos y básicos.

Los aminoácidos son materias primas de gran
interés para la preparación de tensoactivos del
tipo lipoaminoácido o lipopéptido. Un
lipoaminoácido puede definirse como una molécula
anfífila que contiene un residuo de aminoácido en
la parte hidrófila y como mínimo una cadena
hidrocarbonada en la parte hidrófoba. Dada la naturaleza
dual de una molécula de aminoácido en principio se
pueden obtener muchos tipos de derivados por reacción de
un aminoácido con ácidos grasos, ésteres
grasos, aminas grasas y alcoholes grasos5 .

La cadena hidrocarbonada puede introducirse al
aminoácido a través de enlaces acilo, éster,
alquilo, o amida. En función de la naturaleza del residuo
lateral del aminoácido y del tipo de modificación
los N-acilaminoácidos pueden ser aniónicos,
catiónicos, anfóteros y no iónicos
.

Los tensoactivos obtenidos a partir de
aminoácidos presentan un residuo del mismo en la
molécula hidrofílica, donde un radical amino o un
radical carboxílico es sustituido por un radical
hidrofóbico y la alcalinidad o la acidez es baja, en este
caso se encuentran dos variedades, los aminoácidos
N-acilados, los que son fundamentalmente surfactantes
aniónicos y los hidrolizados de proteínas que son
de gran importancia. [Takehara, 1989].

Otra línea de trabajo se ocupa de la
obtención de tensoactivos derivados de aminoácidos,
alternativos de los convencionales y que cumplen con requisitos
fundamentales entre otros: multifuncionabilidad, baja toxicidad y
procedencia de materiales naturales. Nueva variante de
aprovechamiento la constituye la utilización de los
residuales de la fabricación de aceite comestible.
Además, son biodegradables. La biodegradación es un
proceso que realizan las bacterias que están presentes en
la naturaleza. Las bacterias son microorganismos que pueden
metabolizar un compuesto químico y convertirlo en un
compuesto menos complejo por medio de reacciones
enzimáticas. En presencia de oxígeno los productos
finales obtenidos son el dióxido de carbono, agua y
óxidos de otros elementos, cuyos efectos desaparecen del
medio ambiente.

Se presenta a continuación, el diagrama de
obtención de los Oa-alquilésteres
aminoácidos

Las sustancias nitrogenadas son muy numerosas y
variadas. Anteriormente se las clasificaba según su
comportamiento frente a diferentes agentes precipitantes:
caseína, globulina, albúmina, proteosa-peptona y
sustancias nitrogenadas no proteicas. Estas sustancias aparecen
resumidas en tres métodos de fraccionamiento en el
laboratorio, así como un procedimiento práctico que
puede utilizarse también para dicho fraccionamiento. Estos
procedimientos no llevan a la obtención de cuerpos puros,
sino a fracciones complejas.

Un ácido carboxílico puede ser
transformado en compuestos que se conocen como derivados de estos
ácidos, esto se realiza mediante un mecanismo general de
sustitución nucleofílica trigonal o por variantes
del mismo. El ataque nucleofílico va dirigido hacia el
carbono carbonílico que es un carbono deficiente de
electrones. Se produce la transferencia electrónica del
doble enlace hacia el átomo de oxígeno
formándose el intermediario tetraédrico. Este
pierde el grupo hidroxilo retornándose finalmente a un
compuesto de estructura sp2.

El proceso es algunas veces catalizado por un
ácido fuerte que protona al oxígeno
carboxílico o también se forma previo al ataque
nucleofílico alguna entidad más reactiva por
coordinación con el oxígeno
hidroxílico.

La sustitución nucleofílica constituye una
reacción importante de los derivados de los ácidos
carboxílicos. Esta reacción se verifica en dos
etapas, en la primera tiene lugar el ataque de un
nucleófilo sobre el carbono carbonílico, se
presenta un estado de transición en el que se está
formando el nuevo enlace con el nucleófilo, aumenta la
carga negativa en el oxígeno carbonílico y el
conjunto va adquiriendo estructura tetraédrica, hasta
alcanzarla plenamente en un intermediario tetraédrico. En
la segunda etapa, tiene lugar la expulsión del grupo
originalmente unido al carbono carbonílico y se llega al
nuevo producto que posee nuevamente estructura trigonal. La
velocidad total de la reacción depende de las dos etapas
descritas, aunque la primera es la más
importante.

La hidrólisis de cualquiera de los derivados de
ácidos vuelve a producir el ácido
carboxílico, así, al hidrolizar cloruros de
ácidos, anhídridos, ésteres y amidas podemos
llegar a obtener el ácido carboxílico.

La hidrólisis es una reacción de
sustitución nucleofílica típica de los
derivados de ácido y puede realizarse en medio neutro,
ácido o alcalino.

Aminoácidos empleados en la síntesis de
Oa- alquil ester aminoácido y la relación
aminoácido/alcohol graso.

Tabla 7. Aminoácidos y relación
aminoácido/alcohol graso para la síntesis de Oa-
alquil ester aminoácido

Del producto de la reacción de los alcoholes
grasos de la cera de henequén obtenido con el hidrolizado
de caseína se obtiene un espectro infrarroja donde se
obtienen las señales de los grupos característicos
de este tipo de compuestos.

Para un estudio preliminar cualitativo con el Alquil
ester del hidrolizado de caseína en emulsiones directas,
se han utilizado varios solventes como fases oleosas (aceite de
oliva, glicerina, n-decanol, citronela, aceite de coco). Para
ello fue necesario probar la solubilidad de este producto en los
mismos, obteniéndose los resultados que se explican a
continuación:

· El aceite de coco, n-decanol, la citronela, y
la glicerina se disuelven al calentarse sin llegar a temperaturas
cercanas a la ebullición y cuando se va enfriando se
solidifica el producto por lo que para realizar la
emulsión debe calentarse previamente.

· El aceite de naranja se disuelve en caliente y
cuando se enfría a concentraciones altas la
solución se pone turbia.

Las emulsiones realizadas abarcaron concentración
desde 0,01 hasta un 1% para todos los solventes y los resultados
obtenidos se describen a continuación:

· De forma general, con todos los solventes a
concentraciones altas no se lograron las emulsiones,
separándose inmediatamente las fases.

· Con la glicerina, a todas las concentraciones
probadas, no se lograron las emulsiones.

· Con el n-decanol y la citronela a
concentraciones bajas entre 0,01 y 0,1% se lograron emulsiones
mientras estuvo caliente, al enfriarse se separaron las
fases.

· Con el aceite de coco, a concentraciones bajas
desde 0,01 hasta 0,1%; se obtienen emulsiones lechosas blancas
estables alrededor de 3 días, luego se separaron en dos
tipos de emulsiones, una más densa, de mayor
concentración de fase oleosa, que la otra.

· Con el aceite de naranja se obtuvieron
resultados similares al de coco, siendo las emulsiones estables
durante 7 días aproximadamente aun a concentraciones
más bajas (alrededor de 0,001%).

Para comprobar estos resultados, en las emulsiones de
aceite de naranja, se realizó la determinación de
la tensión interfacial en el rango de concentraciones
utilizadas, las cuales se midieron en un equipo KRUUSS-K8 a la
temperatura ambiente, los resultados obtenidos se muestran en el
siguiente gráfico.

Figura 15. Tensión interfacial contra
concentración Como se observa las menores tensiones
interfaciales corresponden a las concentraciones alrededor de 0,1
% lo que está de acuerdo a los resultados obtenidos en
cuanto a la estabilidad de las emulsiones preparadas.

Se prepararon también emulsiones inversas al 10%
en agua utilizando aceite de naranja, citronela y n-decanol como
fase dispersante, los resultados mostraron que se formaban
emulsiones con características lechosas pero de poca
estabilidad en el tiempo.

N-acil
aminoácidos

Las sales del ácido N-acilglutámico son
generalmente conocidas como agentes tensioactivos que tienen un
radical acilo de largas cadenas de átomos de carbono como
un grupo lipofílico y la sal de un ácido
carboxílico como grupo hidrofílíco. Es
conocido que las sales de los N-acilaminoácidos
generalmente tienen buena solubilidad y detergencia y que son
compuestos suaves, no irritantes para la piel y algunos de ellos
son antimicrobianos. Los N-acilsarcosinatos son surfactantes muy
conocidos y han sido utilizados como dentrífugos por su
acción contra las caries. Los derivados obtenidos por
acilación de hidrolizados de proteínas son
también conocidos como agentes suaves y no irritantes para
la piel, es por ello que podrían ser sintetizados a partir
de la obtención de cera de los desechos de la industria
henequenera.

Características de los
na-acilaminoácidos

CLASIFICACIÓN DE LOS
Na-ACILAMINOÁCIDOS. La estructura de los
Na-acilaminoácidos se caracteriza por una parte
hidrófoba formada por:

· Una cadena hidrocarbonada saturada o
insaturada, generalmente lineal de 10 a 18 átomos de
carbono.

· Una parte hidrófila formada por el grupo
carbonilo de un aminoácido y su cadena lateral la cual
puede ser a su vez hidrófoba o
hidrófila.

· Un grupo amida entre la parte hidrófila
y la parte hidrófoba denominado por Brockerhoff "el
cinturón de hidrógeno" ya que presenta una elevada
afinidad para formar puentes de hidrógeno dando lugar a
compuestos más solubles y de un comportamiento diferente
al que presentan las sales de los ácidos
grasos.

Un átomo de carbono asimétrico a causa de
la estructura propia del aminoácido que da lugar a
tensoactivos quirales, los cuales en algunos casos manifiestan
una capacidad de interacción molecular estéreo
selectiva observándose diferencias en la
concentración micelar crítica, solubilidad, etc.,
según se trate del enantiómero puro o del
racémico. [Takehara, 1989].