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Componentes quimicos de la madera y la corteza de Haematoxylum brasiletto Karsten (Leguminosae).

Chemical components of the wood and bark of Haematoxylum brasiletto Karsten (Leguminosae)

INTRODUCCION

La especie Haematoxylum brasiletto Karsten pertenece a la familia Leguminosae, crece en las selvas bajas caducifolias y bosques deciduos entre los 100 msnm y los 1000 msnm, en terrenos abiertos de suelos someros y pedregosos y en canadas de suelos profundos. Se encuentra distribuido desde el Norte y centro de Mexico (Baja California, Sonora, Chihuahua, Guerrero, Jalisco, Michoacan y Oaxaca) hasta Colombia y Venezuela, pasando por Centroamerica y el Caribe, recibe nombres comunes como Brasil, palo de Brasil, palo de tinta, palo tinto, azulillo y brasileto. Es un arbol espinoso de 3 m a 10 m de alto con el tronco profundamente acanalado (Amstrong, 1992; Conafor, 2011).

Su madera se utiliza para muebles, artesanias, construccion de vivienda rural y lena (Olivares-Perez et al., 2011). El duramen de esta especie se utiliza en la medicina tradicional para la depresion, los trastornos renales, los dolores de muelas, para problemas cardiacos y digestivos, fiebres, infecciones de membranas mucosas y hemorragias; el extracto acuoso del duramen es reconocido como un antibiotico efectivo (Amstrong, 1992), mientras que el extracto metanolico de la corteza es inhibidor de bacterias y levaduras (Rivero, 2008). La madera y la corteza se emplean en la obtencion de tintes para textiles en tonalidades rosa y rojo (Vigueras y Portillo, 2012) y para pastas dentifricas (Conafor, 2011). Los taninos del duramen de esta especie se pueden emplear en la formulacion de adhesivos tanino-urea (Pedraza-Bucio y Rutiaga-Quinones, 2011).

Las especies tropicales pueden representar un recurso muy importante para la poblacion de las zonas donde se desarrollan. Sin embargo, la gran mayoria de estas especies son desaprovechadas o en su defecto subutilizadas, entre otras causas, por el desconocimiento de sus caracteristicas quimicas. Particularmente para la especie considerada en este estudio, se desconocen antecedentes de sus componentes quimicos estructurales, solo se han publicado algunos aspectos quimicos de sus extraibles.

OBJETIVO

Determinar el pH, el contenido y tipo de sustancias inorganicas, el contenido de extraibles, de holocelulosa y de lignina en la albura, el duramen y la corteza de Haematoxylon brasiletto Karsten, procedente del municipio de Tacambaro, Michoacan.

MATERIALES Y METODOS

Colecta y preparacion del material

Para el estudio se selecciono un arbol Haematoxylum brasiletto (palo de brasil), este fue colectado en la localidad El Copalito, municipio de Tacambaro, Michoacan, Mexico. Dicha localidad se ubica al centro del Estado con coordenadas 19[grados]14' de latitud norte y 101[grados]28' de longitud oeste, a 1240 msnm, su clima es tropical y templado con lluvias en verano, tiene una precipitacion pluvial anual de 1451,6 mm y temperaturas que oscilan entre 8,8[grados]C a 26,9[grados]C (INEGI, 2013).

Del ejemplar se tomo, a la altura de 1,3 m del tocon, una muestra de 30 cm de espesor, de la cual se obtuvieron muestras representativas de la zona del duramen, de la albura y de la corteza (Fig. 1). El material obtenido fue astillado, secado al aire y molido en un equipo Wiley. La harina obtenida se clasifico con tamices, para el analisis quimico se empleo la fraccion que paso por la malla 40 (425 mm) y que fue retenida en la malla 60 (250 mm). Posteriormente se determino el porcentaje de humedad por el metodo de deshidratacion a 105[grados]C [+ o -] 3[grados]C de acuerdo con T 264 cm-97 (TAPPI, 2000). Las determinaciones se realizaron por duplicado.

[FIGURA 1 OMITIR]

Analisis quimico

Sustancias inorganicas. El contenido de sustancias inorganicas se calculo gravimetricamente, despues de quemar cuidadosamente la harina de madera sin extraer, para posteriormente calcinar en una mufla a 525[grados]C, utilizando crisoles de niquel, en apego a la norma T 211 om-93 (TAPPI, 2000).

Para la identificacion de los elementos presentes en las sustancias inorganicas se realizo su microanalisis en un espectrometro de Rayos X, acoplado a un Microscopio Electronico de Barrido marca Jeol modelo JSM-6400. Las condiciones de operacion para los analisis fueron 20 kV y 8,5 segundos (Tellez et al., 2010), obteniendose los espectros respectivos en puntos aleatorios eliminandose el carbono y oxigeno que pudieran haber quedado como residuo de los componentes organicos.

Sustancias extraibles. Para determinar la cantidad total de sustancias extraibles en 6 g de harina de madera se aplico una extraccion sucesiva solido-liquido en equipo Soxhlet con 200 ml de los siguientes disolventes: ciclohexano, acetona y metanol, finalmente agua caliente bajo reflujo. Los periodos de extraccion fueron de cuatro horas. Los disolventes se recuperaron en un rotavapor aplicando vacio y el extracto respectivo se coloco en un desecador, con gel de silice como agente desecante, hasta peso constante. El contenido de extraibles para cada disolvente se calculo dividiendo el peso del extracto anhidro entre el peso de la harina anhidra referido porcentualmente. Los extraibles totales se calcularon con la suma de los porcentajes de los extraibles de cada disolvente. La harina de madera, despues de la extraccion sucesiva, se designo como harina libre de extraibles y se empleo para determinar lignina y holocelulosa.

Holocelulosa. El contenido de holocelulosa se determino de acuerdo con lo establecido en la norma D1104-57 (ASTM, 1981) empleando harina libre de extraibles, la muestra se trato con hipoclorito de sodio remplazando el gas cloro, se lavo con etanol y posteriormente con etanol-monoetanolamina, seguido de dos lavados mas con etanol y con agua caliente. El tratamiento indicado anteriormente se repitio en cuatro ocasiones hasta que la adicion de etanol-monoetanolamina no oscurecio la muestra. La muestra se seco a 35[grados]C hasta alcanzar peso constante. El contenido de holocelulosa se calculo dividiendo el peso del residuo anhidro entre el peso de la harina libre de extraibles anhidra referido porcentualmente.

Lignina. El contenido de lignina en la harina de madera libre de extraibles se determino de conformidad con la tecnica Runkel y Wilke (1951). A un 1 g de muestra de harina de madera libre de extraibles se le adicionaron 50 ml de acido sulfurico al 72% y 5 ml de acido bromhidrico al 40%, agitandola y dejandola reposar por 2 horas. Posteriormente, se le agregaron 200 ml de agua destilada y se llevo a ebullicion por 5 minutos. Finalmente, se filtro en embudos Buchner empleando papel filtro Whatman No. 40 y las muestras se lavaron en repetidas ocasiones hasta eliminar los residuos de acido. Para finalizar se llevaron a peso constante en un horno a 103[grados]C. El contenido de lignina se calculo dividiendo el peso de la muestra anhidra entre el peso de la harina libre de extraibles anhidra referido porcentualmente.

Analisis estadisticos

Los valores de los componentes quimicos se procesaron mediante un analisis de varianza con un factor y tres niveles (albura, duramen y corteza) con el programa Statistica ver. 7.0. El valor de probabilidad ([alfa]) establecido para calificar como significativas a las diferencias encontradas en la fuente de variacion fue de 0,01.

RESULTADOS

Los resultados promedio y la desviacion estandar de los componentes quimicos para cada uno de los materiales se presentan en la tabla 1. Junto a estos valores se incluyen letras minusculas, estas representan la comparacion entre los tipo de madera; los valores con la misma letra indican que no existe diferencia significativa (P < 0,01). El resultado del microanalisis de las cenizas mediante Rayos X se presenta en la tabla 2.

DISCUSION

Sustancias inorganicas. El mayor contenido de sustancias inorganicas o cenizas correspondio a la corteza (18,20%), seguido de albura (4,31%) y duramen (2,88%) (P < 0,01). El valor obtenido en la corteza es mayor al intervalo encontrado en la literatura para especies tropicales de 5,0% a 13,1% (Fengel y Wegener, 1989; Avila, 2012); no obstante, los dos primeros autores indican que la corteza de algunas especies puede contener diez veces mas sustancias inorganicas que en su madera. En cuanto al contenido en albura y duramen, se encuentran en el intervalo publicado para otras maderas tropicales (0,11% a 6,50%) (Torelli y Cufar, 1995).

Se sabe que el calcio, el potasio y el magnesio son los principales elementos presentes en la madera (Fengel y Wegener, 1989); mientras que el calcio y el potasio lo son en la corteza, ademas de trazas de otros elementos como sales, e.g. fosfatos (Sjostrom, 1981). La mayor presencia de potasio, magnesio y fosforo en albura que en corteza y mayor presencia de calcio en corteza que en albura coincide con lo indicado por Rowell (2005). El molibdeno no es un elemento comun, no obstante Hon y Shiraichi (2001) lo ha encontrado en madera de Abies grandis.

Sustancias extraibles. La menor cantidad de extraibles se obtuvo con ciclohexano en un intervalo de 1,03% a 1,33% (P = 0,0581), seguido de los obtenidos con agua caliente, metanol y acetona. Por un lado, se encontro diferencias significativas en el contenido de extraibles solubles en acetona y metanol presentes en el duramen y los que contiene la albura y la corteza; por otro lado hubo diferencias del contenido de extraibles solubles en agua caliente en los tres tipos de materiales. Este patron de menor solubilidad con los disolventes no polares, seguida de mayor solubilidad con disolventes de polaridad media y disminuyendo nuevamente en la extraccion acuosa fue observado tambien en los resultados de la extraccion sucesiva en el duramen de Andira inermis (Tellez et al., 2010) y en el duramen de Enterolobium cyclocarpum (Ramos et al., 2011). La cantidad total de sustancias extraibles revela el incremento tipico de albura (9,84%) a duramen (29,70%) encontrado en otras especies tropicales como Dalbergia granadillo (14,16% en albura a 33,35% en duramen) y Platymiscium lasiocarpum (10,19% en albura a 26,93% en duramen) (Rutiaga et al., 2010). Respecto a los extraibles totales presentes en la corteza de la especie en estudio (10,51%), el valor es ligeramente menor al intervalo hallado por Fengel y Wegener (1989) para maderas tropicales (11,4% a 21%).

Es conocido que los extraibles del duramen y la corteza pueden presentar alta resistencia al biodeterioro; a este respecto se ha encontrado que el extracto metanolico de corteza de Brasil es inhibidor de bacterias y levaduras, en el se ha identificado hematoxilina, brasilina y acido galico como los mayores inhibidores de estos agentes biologicos (Rivero, 2008).

Holocelulosa. Los contenidos de holocelulosa determinados en madera se encuentran en el intervalo publicado para las especies tropicales (49,2% a 82%) (Rowell, 1984; Rutiaga et al., 2010); mientras que el contenido de holocelulosa en diferentes cortezas es inferior al intervalo encontrado por Fengel y Wegener (1989) que varia de 51,6% a 83,4%.

Lignina. El contenido de lignina determinado en la albura, el duramen y la corteza de H. brasiletto (Tabla 1) no presento diferencia significativa (P = 0,0717) entre el tipo de material. Los valores obtenidos son similares a los publicados para la madera de Dalbergia granadillo (26,25% a 26,50%) y de Platymiscium lasiocarpum (25,25% a 25,95% en duramen) (Rutiaga et al., 2010). Pero inferior al contenido de lignina en la corteza de diferentes especies (37,8% a 44,7%) (Fengel y Wegener, 1989).

CONCLUSIONES

Se encontro que los componentes quimicos variaron como sigue: cenizas de 2,88% a 18,20%, extraibles totales de 9,84% a 29,70%, holocelulosa de 44,82% a 66,20% y lignina de 25,37% a 31,70%.

La cantidad de componentes quimicos es diferente estadisticamente (P < 0,01) entre duramen, albura y corteza, a excepcion de los extraibles solubles en ciclohexano y la lignina.

Mediante la extraccion sucesiva aplicada, la mayor solubilidad de la madera fue en acetona y la menor en ciclohexano. Se encontro menor cantidad de holocelulosa en la corteza, seguido de la albura y finalmente en el duramen; caso contrario a la lignina que aumenta su proporcion del duramen hacia la corteza.

REFERENCIAS

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Fengel, D. y G. Wegener. 1989. Wood Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter. Berlin. 415 p.

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Torelli, N. y K. Cufar. 1995. Mexican tropical hardwoods. Comparative study of ash and silica content. Holz Roh-Werkst 53:61-62.

Vigueras, A.L. y L. Portillo. 2012. Tenido de fibras con grana cochinilla y otros colorantes naturales. In: FAO. Actas de la Segunda Reunion para el Aprovechamiento Integral de la Tuna y otras Cactaceas y I Reunion Sudamericana CACTUSNET FAO-ICARDA. Argentina. p:165-175.

Manuscrito recibido el 7 de febrero de 2014.

Aceptado el 28 de abril de 2014.

Luz Elena A. Avila-Calderon (1) y Jose Guadalupe Rutiaga-Quinones (1)

(1) Facultad de Ingenieria en Tecnologia de la Madera. Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalgo. Michoacan. Mexico
TABLA 1. Composicion quimica de la madera y la corteza de
H. brasiletto.

                                           Contenido (%)

Componentes         Duramen                   Albura

Sustancias          2,88 ([+ o -] 0,03) a    4,31 ([+ o -] 0,02) b
  inorganicas (1)
Extraibles
Ciclohexano (1)     1,33 ([+ o -] 0,11) a    1,03 ([+ o -] 0,07) a
Acetona1            17,50 ([+ o -] 0,88) b   3,90 ([+ o -] 0,66) a
Metanol (1)         8,76 ([+ o -] 1,19) b    2,02 ([+ o -] 0,61) a
Agua caliente (1)   2,11 ([+ o -] 0,03) a    2,89 ([+ o -] 0,13) b
Total               29,70 ([+ o -] 0,45) b   9,84 ([+ o -] 0,15) a
Holocelulosa (2)    66,20 ([+ o -] 1,44) c   51,54 ([+ o -] 1,55) b
Lignina (2)         25,37 ([+ o -] 1,55) a   26,33 ([+ o -] 2,64) a

                              Contenido (%)

Componentes         Corteza                   P

Sustancias          18,20 ([+ o -] 0,01) c   **
  inorganicas (1)
Extraibles
Ciclohexano (1)     1,22 ([+ o -] 0,01) a    ns
Acetona1            2,41 ([+ o -] 0,10) a    **
Metanol (1)         1,88 ([+ o -] 0,06) a    **
Agua caliente (1)   5,00 ([+ o -] 0,01) c    **
Total               10,51 ([+ o -] 0,06) a   **
Holocelulosa (2)    44,80 ([+ o -] 0,91) a   **
Lignina (2)         31,70 ([+ o -] 0,58) a   ns

(1) Contenido con base en madera libre de humedad

(2) Contenido con base en madera libre de humedad y extraibles

P: probabilidades limites en ANOVA con un factor. **: P < 0,01; ns:
P > 0,05

TABLA 2. Sustancias inorganicas (en
porcentaje) en la madera y la corteza de
H. brasiletto.

Elemento    Duramen   Albura   Corteza

Magnesio     3,26      3,76     1,18
Fosforo       nd       3,71     1,83
Potasio      2,09     11,26     10,36
Calcio       94,65    81,28     85,03
Molibdeno     nd        nd      1,60

nd = no detectado
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Author:Avila-Calderon, Luz Elena A.; Guadalupe Rutiaga-Quinones, Jose
Publication:Madera Y Bosques
Date:Jun 22, 2014
Words:2961
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