extracción de los principios edulcorantes de ls stevia rebaudiana
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Tra bajo de Investigacin
EXTRACCIN DE LOS PRINCIPIOS EDULCORANTES DE LA
STEVIA REBAUDIANA
Alicia Ester Soto1 y Susana Del Val2
RESUMEN: El objetivo de la experiencia descripta a continuacin fue evaluar
los mtodos para aislar los glicsidos causantes del sabor dulce de las hojas de la
Stevia rebaudiana con la intencin final de hallar un proceso econmicamente
conveniente que pudiera ser implementado a escala industrial. Aunque el
resultado fue positivo, el trabajo no fue publicado, limitndose su difusin a un
informe interno. Considerando la tendencia actual al uso de productos naturalesy el inters vigente por la Stevia rebaudiana hemos decidido la publicacin del
trabajo completo. El mtodo propuesto produjo un rendimiento de alrededor de 5
% de glicsidos sobre la base del peso de hojas secas, el nico solvente usado
fue alcohol etlico, siendo el proceso relativamente simple.
Palabras clave: Stevia rebaudiana, estevisido, esteviol, edulcorante, yerbadulce.
EXTRACTION OF THE SWEETENER CONSTITUENT OF STEVIA
REBAUDIANA
ABSTRACT: The objective of the experience described below was to evaluate
the methods for the isolation of the glycosides which cause the sweet taste ofleaves of Stevia rebaudiana. The final scope of this work was to find out an
economically convenient process that could be implemented at industrial scale.
Though the result was successful, the work was not published, being only
diffussed as an internal report.
Considering the present tendency to use natural products, and the interest for the
Stevia rebaudiana, we decided to publish the complete work. The method
proposed, yielded about 5 % of glycosides on dry leaves mass basis, the only
solvent used was ethyl alcohol, being the process relatively simple.
Key words: Stevia rebaudiana, stevioside, steviol, sweetener, yerba dulce
Recibido: 14/10/02 Aceptado: 10/12/02
Direccin para correspondencia:1
Laboratorio de Qumica Orgnica. Departamento de Qumica. Facultad de Ingeniera. UBA.E-mail: [email protected]. INTI. E-mail: [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected] -
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INTRODUCCIN
La experiencia descripta ms adelante fue efectuada en el ao 1986.
En ese momento el objetivo del trabajo fue evaluar los mtodos de
obtencin de los glicsidos responsables del sabor dulce de las hojas de la
Stevia rebaudiana descriptos en la bibliografa, tratando de reproducirlos y
eventualmente modificarlos, teniendo como meta el diseo de un proceso de
extraccin econmicamente rentable, con vistas a una posible implementacin
a escala industrial.
Pese a haberse llegado con xito al resultado buscado, el trabajo no fue
publicado, limitndose su difusin a un informe de circulacin interna.
A la luz de la tendencia actual de retorno a lo natural, se consider de
inters hacer una revisin va Internet de publicaciones recientes sobre Stevia
rebaudiana. Comprobada la vigencia del tema se decidi publicar el trabajo
completo efectuado en el laboratorio. Cabe destacar que el principio del
mtodo desarrollado en ese momento, se aplica hoy industrialmente.
La Stevia rebaudiana, Ca-ch o yerba dulce, crece en forma silvestre en
algunas zonas de Paraguay, Brasil y provincias del nordeste argentino. Sushojas tienen un intenso sabor dulce, propiedad que se debe al contenido de
glicsidos, de los cuales el estevisido es el que se halla en mayor proporcin.
La hoja en su forma natural es de 10 a 15 veces ms dulce que el azcar
comn. Los estevesidos tienen un poder edulcorante de 200 a 300 veces
mayor que el azcar, constituyendo un sustituto no calrico y seguro para los
diabticos.
El estevisido es un glicsido diterpeno de M = 804,80 y frmula
C38H60O18. La estructura qumica fue dilucidada por Mosettig E. et al.1
en
1963, siendo la aglucona el esteviol.
En 1982, Tanaka2
aisl cuatro glicsidos dulces adicionales, presentes en
menor porcentaje, a los cuales denomin rebaudisidos A, C, D y E (Cuadro1).
Las estructuras se muestran en las figuras 1 y 2.
Fig.1- Formula general de los
glicsidos de Stevia rebaudiana
Fig. 2- Formula del esteviosido
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Cuadro 1- Esteviol glicsidos presentes en la Stevia rebaudianaNombre R 1 R 2
Esteviol glicsidos ms comunes
Estevisido -G-G (2,1)G
Rebaudisido A -G-G --(2,1)G
(3,1)G
Rebaudisido C (dulcsido B) -G-G --(2,1)R
(3,1)GDulcsido A
-G-G (2,1)R
Esteviol glicsidos presentes a nivel de trazas
Rebaudisido D -G (2,1)G -G --(2,1)G(3,1)G
Rebaudisido E -G (2,1)G -G (2,1)G
Estructura del esqueleto
Esteviol-H -OH
G : b - glucopiranosil (glucosa)
R : a - ramnopiranosil (ramnosa)
MATERIALES Y MTODOS
El material usado en las experiencias proceda de un cultivo experimental de
la provincia de Misiones.
En las primeras experiencias de aislamiento de los glicsidos se ensayaron
mtodos descriptos en bibliografa. Estos partan de una extraccin acuosa o
hidroalcohlica de las hojas de la Stevia rebaudiana. La purificacin del
extracto se llevaba a cabo en distintas fases del proceso mediante el uso de
resinas de intercambio inico y solventes orgnicos tales como metanol, etanol
y dioxano. En ningn caso se obtuvo un producto cristalino, sino jarabesconsistentes, altamente coloreados, de los cuales no se logr precipitar el
estevisido por adicin de alcohol ni cristalizarlo por evaporacin.
Ante la falta de resultados positivos se intentaron modificaciones,
fundamentalmente el uso de solventes como acetato de etilo, o mezcla de
acetato de etilo y etanol, en las etapas intermedias con el fin de eliminar
impurezas como clorofilas, taninos, etc. Estos tratamientos tampoco
condujeron a un resultado final satisfactorio.
El nico procedimiento que permiti llegar a un producto cristalino con
buen rendimiento se basa en una extraccin acuosa del material vegetal a
temperatura controlada seguida de varios pasos de purificacin, siendo la etapa
clave del proceso el pasaje del lquido de extraccin a travs de una resina(Res.1) que retiene selectivamente los principios edulcorantes y deja pasar los
otros componentes extrados simultneamente con stos. La recuperacin del
producto de inters se logr por elucin de la columna con una mezcla
hidroalcohlica, completndose la purificacin por pasajes sucesivos a travs
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de una resina de intercambio catinica (Res.2), una resina de intercambio
aninica (Res.3) y una columna de carbn activado granulado.
El extracto final result un lquido incoloro que se concentr por
evaporacin al vaco hasta la obtencin de los cristales.
La identificacin de los componentes del extracto se llev a cabo por
cromatografa en capa delgada contra muestras autnticas de estevisido y
rebaudisido. La relacin de frente de los standards coincide con los de lasfracciones que se separaron en el producto obtenido.
DIAGRAMA DE FLUJO
Extraccin de las hojas con agua + CaCO3 a 20 C
Filtracin Lavado
Defecacin con Ca(OH)2
Ajuste de pH y filtracin
Pasaje por resina R1
Elucin con mezcla hidroalcohlica
Pasaje por resina R2
Pasaje por resina R3
Pasaje por carbn activado
Evaporacin al vaco
Obtencin de cristales
Tcnica experimental: 50 g de hojas secas de Stevia rebaudiana partidas se
dejaron macerar a temperatura ambiente durante 24 horas en 700 ml de agua
destilada ms 2.5 g de carbonato decalcio. Se eliminaron las hojas por
filtracin, se agreg 5 g de hidrxido de calcio y se dej actuar durante 30
Condiciones de la cromatografa:
Adsorbente: Silicagel GF 254
Solvente de desarrollo: cloroformo-metanol-agua 90:65:9
Rf estevisido: 0.63
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minutos. El extracto se llev a pH aproximadamente 8 por pasaje de dixido de
carbono. Luego se filtr al vaco y se pas por una resina de retencin selectiva
hacia solutos no polares de soluciones acuosas (R1). Los glicsidos retenidos
se eluyeron con una solucin 70:30 de alcohol en agua. El proceso de elucin
se continu hasta que en el lquido emergente de la columna no se detectara el
producto por TLC. El eluido se pas sucesivamente por resinas de intercambio
catinica (R2) y aninica (R3) y finalmente por una columna de carbnactivado granulado. Se obtuvo as una solucin incolora que se concentr por
evaporacin al vaco.
El producto cristalino se analiz por cromatografa en capa delgada
utilizando como adsorbente Silicagel GF 254 de Merck y como solvente de
desarrollo una mezcla 90:65:9 de cloroformo-metanol-agua.
RESULTADOS
El mtodo propuesto permite aislar los glicsidos de la Stevia rebaudiana
con un rendimiento de alrededor de 5% sobre la base de las hojas secas.
En el proceso slo se usa agua y alcohol etlico como solventes, lo cual esimportante teniendo en cuenta el uso alimentario del producto obtenido.
CONCLUSIONES
La relativa simplicidad de las operaciones permitira su implementacin a
escala industrial en las zonas de produccin de la planta.
AGRADECIMIENTOS
Al Dr. Osamu Tanaka por la provisin de los standards de estevisido y
rebaudisido.
A la firma Rohm & Haas por la provisin de las resinas.
Al Lic. Aecio Poletto por la gestin realizada para la conseguir las hojas de
Stevia y la colaboracin prestada en el trabajo de laboratorio en las primeras
etapas de este estudio
BIBLIOGRAFA
1. Mosettig, E. et al.1963. J.Am.Chem.Soc. 85:2305.
2. Tanaka, O. 1982. Trends in Analytical Chemistry 1 N 11: 246-248.
3. Kobayashi, M. et al.1977. Phytochemistry 16 :1405.