Extracción de saponinas de Sapindus saponaria L. y su purificación por fraccionamiento en columna de espuma.

1. "Efecto del grado de vacío en la operación de evaporación a 40 °C
para concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de las
saponinas de Sapindus saponaria"
INFORME FINAL DEL
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: COD. P.I. ---Bio-FARM-2006.
Segundo Manuel Miranda Leyva
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

3. I. INTRODUCCIÓN
El hombre en su afán por conocer la naturaleza y aprovecharla para la solución de
diferentes problemas tales como la necesidad de alimentación para una población humana
cada día mayor, la necesidad de nuevos medicamentos para las enfermedades que en la
actualidad son incurables, y la necesidad de nuevas materias primas industriales; motivo por
el cual, siempre se ha empeñado en investigar científicamente las sustancias presentes en los
seres vivos que le rodean, tanto plantas (Fitoquímica) como animales (Zooquímica)1
.
Los vegetales que contienen unos heterósidos, llamados saponinas (del latín sapo,
jabón), se han utilizado profusamente en muchas partes del mundo por sus propiedades
detergentes2
. En nuestro país, tenemos la especie Sapindus saponaria L. (“choloque” o
“boliche”), de la que desde épocas precolombinas se ha utilizado el pericarpio del fruto
maduro por su alto contenido de saponinas3
.
En la Universidad de la Habana, Cuba, el Dr. Sergio González Suárez dentro del tema
Metabolismo Secundario4
; refiere que existen unas 6 familias de plantas que presentan
grandes cantidades de saponinas, una de éstas es Sapindaceas con la especie Sapindus
saponaria. Las saponinas son glicósidos resultante de la unión de la sapogenina (aglicón) con
uno o más azúcares. La Saponina aislada de Sapindus saponaria es la L-Hederina
(sapindussaponina), la Sapogenina es la L-Hederagenina y los azúcares: rhamnosa y
arabinosa.
Los resultados obtenidos en nuestra investigación “Saponinas: Extracción por
fraccionamiento de espuma y secado por radiación infrarroja"5
realizada en el 2005,

4. 2
presentan la dificultad de secar el producto obtenido luego del fraccionamiento de espuma. Sin
embargo, considerando la potencialidad que puede tener el producto concentrado como materia
prima en la elaboración de champús y otras aplicaciones; es que se ha seguido intentando
desarrollar de una tecnología propia que permita explotar nuestros recursos naturales respetando
el medio ambiente.
En tal perspectiva y aceptando que es mejor contar con un producto lo mas
concentrado posible por razones económicas relacionadas con el embalaje, transporte y
almacenamiento6
. Considerando además, que el trabajo con productos fitoquímicos debe
desarrollarse a temperaturas bajas para evitar daños en los fitoconstituyentes; planteamos la
aplicación de la operación unitaria de evaporación al vacío, para lograr la concentración de los
extractos de saponinas luego del fraccionamiento de espuma.
El problema planteado fue ¿Cuál es el efecto del grado de vacío en la operación de
evaporación a 40 °C para concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de las
saponinas de Sapindus saponaria?
La hipótesis de trabajo fue “A temperatura constante, un mayor vacío facilita la
evaporación; como consecuencia se logrará una mayor concentración en menor tiempo. Sin
embargo el grado de vacío que se pueda aplicar depende de la tecnología disponible en las
condiciones reales de operación”.
Los objetivos logrados fueron:
a. Extracción de saponinas de Sapindus saponaria L. por fraccionamiento de
espuma,
b. Concentración de las sapinas por evaporación a 40º C a diferentes grados de
vacío.

5. 3
En el futuro, la industrialización del concentrado del producto obtenido por “Extracción
por fraccionamiento de espuma”, demandaría el cultivo de Sapindus saponaria L. Esto tendrá
dos importantes consecuencias ecológicas: a) evitará la extinción de la especie, b) mejorará la
reforestación de parques y avenidas en nuestras ciudades, y c) será una especie agroindustrial
con los beneficios asociados.

6. II. MATERIAL Y MÉTODOS
1. MATERIAL
En el Pabellón de la Facultad de Farmacia y Bioquímica hay una planta de Sapindus
saponaria L. “Choloque”, de esta planta en julio de 2006 se recolectó aproximadamente 2 Kg
de frutos maduros, en el Laboratorio de Análisis Instrumental los frutos fueron secados a
condiciones ambiente hasta el momento del muestreo de 25 unidades cada vez, para realizar
las experiencias correspondientes a partir de agosto y hasta finales de 2006.
2. MATERIAL DE VIDRIO Y OTROS
Los de uso común en un Laboratorio de Química.
3. EQUIPOS
1. Equipo de fraccionamiento de espuma. La base es un balón Claisen, por la boca y
cuello central ingresa la manguera de la bomba de aire con un tapón de goma para
tapar herméticamente. Sobre la boca del cuello lateral, se ha unido una columna
tubular adicional construida con materiales de PVC (uniones de 1 y 0,5 pulgadas;
tubos y codos de 0,5 pulgadas) para configurar una columna de 70 cm de altura y
salida horizontal de 23 cm.
2. Tolva de recepción de espuma. Un frasco de vidrio (para Dextrosa) de 1 litro de
capacidad ha sido cortado por la base, para recibir la espuma que sale por el tubo
horizontal (23 cm) de la columna de fraccionamiento de espuma.
3. Bomba de aire para el burbujeador. Una bomba de aire para pecera (Junior Air
Pump) 10 x 6,5 x 4 cm ha sido instalada para insuflar aire dentro del balón Claisen.
4. Balanza. Balanza de doble brazo sensible al 0.01 g OHAUS DIAL-O-GRAM máx.
310 g.
5. Espectrofotómetro de absorción UV/Vis. HP 8452A

7. 5
En la siguiente figura se aprecia la instalación de los equipos.
Figura 1. Equipo: Izquierda, fraccionamiento de espuma; Derecha, evaporación al vacío Soxhlet.
4. MÉTODOS
1. EXTRACCIÓN DE SAPONINAS POR MACERACIÓN.
Se procesaron 3 muestras de cáscara de 35,36 g cada una, para lo cual se
seleccionó 25 frutos secos de Sapindus saponaria L. para cada muestra. Se cortó la
cáscara por el diámetro peciolar, se registró el peso de cáscaras de cada muestra en
balanza sensible al 0,01 g. Se maceró las cáscaras en 250 mL de agua por 24 horas.
El filtrado acuoso se depositó en el balón del Equipo de fraccionamiento de
espuma con 70 cm de columna, a velocidad mínima. Se realizó el fraccionamiento
de espuma hasta completar 100 mL de escurrido. En fiola de 10 mL se separó un
alícuota para medir la absorbancia del escurrido de de espuma.

8. 6
2. EVAPORACIÓN AL VACÍO A 40ºC6,7
.
El escurrido de cada muestra fue depositado en el balón del equipo Soxhlet,
este estaba sumergido en el baño María termostatizado que se aprecia en la Figura 1
(derecha). En el tuvo central del refrigerante se conectó la manguera del vacío
generado por una bomba; mediante una llave T de vidrio el sistema de vacío se
conectó a un manómetro de mercurio (brazo izquierdo), así se pudo determinar el
vacío aplicado al evaporador (Ver Figura 2). Fijado el vacío correspondiente y dejó
evaporar durante 30 minutos. Luego se depositó el producto en un matraz erlenmeyer
y se dejó enfriar a temperatura ambiente.
3. REGISTRO DE LA ABSORBANCIA A 264 nm
Se obtuvo 3 soluciones sin evaporar “Escurrido” y 3 soluciones luego de
evaporar “Concentrado”. Estas 6 soluciones fueron procesadas para obtener sus
espectros de absorción entre 190 y 820 nm con el espectrofotómetro HP 8452A (Ver
Figura A1 en Anexos), adoptando 264 nm como longitud de onda analítica.
De cada solución Escurrido o Concentrado se midió 3 porciones de 0,1 mL, se
depositó en fiolas de 10 mL, se aforó con agua destilada y se registró la absorbancia.
4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO.
Los datos de absorbancia agrupados por Escurrido y Concentrado según
presión de trabajo (vacío); fueron procesados con el software SPSS v 15.0,
efectuando el ANOVA de un solo factor con las pruebas POST HOC: LSD y
DUNNETT con alpha 0,05.

9. 7
Figura 2. Sistema de vacío: Izquierda, bomba; Derecha, manómetro de mercurio.

10. III. RESULTADOS
En los siguientes cuadros se presenta los resultados obtenidos:
Cuadro 1. Absorbancia de saponinas en las soluciones preparadas a partir de los escurridos de
espuma y de los concentrados por evaporación al vacío.
Producto Absorbancia a 264 nm
Solución 1 Solución 2 Solución 3
Escurrido 1 0,19065 0,18384 0,17775
Escurrido 2 0,18053 0,17142 0,18672
Escurrido 3 0,19078 0,18610 0,19092
Concentrado a 510 mm Hg 0,21617 0,20586 0,19562
Concentrado a 426 mm Hg 0,20540 0,22672 0,21275
Concentrado a 335 mm Hg 0,22171 0,22571 0,22060
Cuadro 2. ANOVA para el conjunto de datos de absorbancia del Cuadro 1
ANOVA
ABS_264
Sum of Squares df Mean Square F Sig.
Between Groups ,005 3 ,002 25,817 ,000
Within Groups ,001 14 ,000
Total ,005 17
Cuadro 3. Post Hoc Tests para el ANOVA del Cuadro 2
Multiple Comparisons
Dependent Variable: ABS_264
(I) Presión (J) Presión Mean Difference (I-J) Std. Error Sig. 95% Confidence Interval

11. 9
Lower Bound Upper Bound Lower Bound Upper Bound Lower Bound
LSD
760
510 -,02158222(*) ,00509787 ,001 -,0325161 -,0106484
426 -,03065556(*) ,00509787 ,000 -,0415894 -,0197217
335 -,03837222(*) ,00509787 ,000 -,0493061 -,0274384
510
760 ,02158222(*) ,00509787 ,001 ,0106484 ,0325161
426 -,00907333 ,00624359 ,168 -,0224645 ,0043178
335 -,01679000(*) ,00624359 ,018 -,0301812 -,0033988
426
760 ,03065556(*) ,00509787 ,000 ,0197217 ,0415894
510 ,00907333 ,00624359 ,168 -,0043178 ,0224645
335 -,00771667 ,00624359 ,237 -,0211078 ,0056745
335
760 ,03837222(*) ,00509787 ,000 ,0274384 ,0493061
510 ,01679000(*) ,00624359 ,018 ,0033988 ,0301812
426 ,00771667 ,00624359 ,237 -,0056745 ,0211078
Dunnett t (2-sided)(a)
760 335 -,03837222(*) ,00509787 ,000 -,0516615 -,0250829
510 335 -,01679000(*) ,00624359 ,043 -,0330660 -,0005140
426 335 -,00771667 ,00624359 ,467 -,0239927 ,0085593
* The mean difference is significant at the .05 level.
a Dunnett t-tests treat one group as a control, and compare all other groups against it.

12. IV. DISCUSIÓN
Considerando que es mejor contar con un producto lo mas concentrado posible por
razones económicas relacionadas con el embalaje, transporte y almacenamiento6
.
Considerando además, que el trabajo con productos fitoquímicos debe desarrollarse a
temperaturas bajas para evitar daños en los fitoconstituyentes; planteamos la aplicación de la
operación unitaria de evaporación al vacío, para lograr la concentración del extracto de
saponinas de Sapindus saponaria L “Choloque”.
Ante el problema: ¿Cuál es el efecto del grado de vacío en la operación de evaporación
a 40 °C para concentrar el producto del fraccionamiento de espuma de las saponinas de
Sapindus saponaria?, se formuló la hipótesis “A temperatura constante, un mayor vacío facilita
la evaporación; como consecuencia se logrará una mayor concentración en menor tiempo. Sin
embargo el grado de vacío que se pueda aplicar depende de la tecnología disponible en las
condiciones reales de operación”.
La contrastación de la hipótesis demandó la consecución de los siguientes objetivos:
a. Extracción de saponinas de Sapindus saponaria L. por fraccionamiento de espuma,
b. Concentración de las sapinas por evaporación a 40º C a diferentes grados de vacío.
Según la investigación realizada en el 20054
, la altura de columna de fraccionamiento
de espuma y la velocidad de burbujeo eran muy importantes para lograr un escurrido con
mayor concentración de saponinas; por lo que se trabajó con una columna de 70 cm a
velocidad mínima.
Como se aprecia en el Cuadro 1, se trabajó con 3 valores de vacío correspondientes a
510, 426 y 335 mm de Hg de presión externa aplicada al evaporador. La operación de
evaporación se realizó durante 30 minutos para cada muestra y vacío correspondientemente.
A partir de los productos “Escurrido” y “Concentrado” obtenidos para cada muestra,

13. 11
por dilución adecuada se prepararon soluciones a las que se midió su absorbancia a 264 nm
por el método espectrofotométrico de absorción al ultravioleta, por considerarlo sencillo,
rápido y seguro para evidenciar los efectos que el grado vacío produciría en la concentración
de las saponinas4
luego de un tiempo de evaporación a 40ºC.
A los datos de absorbancia de las 18 soluciones que aparecen el Cuadro 1, se realizó el
ANOVA de un solo factor; los resultados que aparecen en el Cuadro 2 indican que existe
diferencia significativa entre grupos con 95% de seguridad. Sin embargo el ANOVA no
especifica entre que grupos de datos; por lo que se realizaron las Post Hoc Tests LSD8
y
Dunnett9
.
Los resultados de tales pruebas aparecen en el Cuadro 3, éstos indican que existe
diferencia significativa con 95% de seguridad entre todos los “Escurridos” y los
“Concentrados”; sin embargo cuando se compara los otros “Concentrados” con el obtenido al
mayor vacío (335 mm de Hg de presión), sólo existe diferencia significativa con el
“Concentrado” obtenido a 510 mm de Hg de presión. Esto es interpretado en el sentido de que
la reducción mínima aproximada de la presión aplicada al evaporador para lograr un
concentrado estadísticamente diferente, es aproximadamente 180 mm Hg; lo cual es
importante para posteriores trabajos de concentración de los extractos de saponinas de
Sapindus saponaria L. “Choloque”, aceptando la potencialidad que puede tener el producto
concentrado de saponinas como materia prima en la elaboración de champús y otras
aplicaciones científico-tecnológicas.

14. V. CONCLUSIONES
Las experiencias realizadas y los resultados obtenidos permiten concluir lo siguiente:
1. Es posible concentrar los extractos de saponinas de Sapindus saponaria L. “Choloque”
mediante evaporación al vacío.
2. Por cada 180 mm de Hg de reducción de presión se puede obtener concentrados
estadísticamente diferenciados con un 95% de seguridad.

15. VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. Martínez A. Manual de Farmacognosia y Fitoquímica. [En línea]. Facultad de Química
Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Medellín. 1997.
<http://huitoto.udea.edu.co/~farmacogfit.>
2. Evans W. Trease-Evans, Farmacognosia. 13ª ed. Ed. Nueva Editorial Interamericana, S.A.
de C.V. México: 1989. 519-520.
3. Almenara O. Físico-Químca. Ed. Empresa Editorial Humbolt, S.A. Lima: 1984. 192-
194.
4. Miranda SM. “SAPONINAS: EXTRACCIÓN POR FRACCIONAMIENTO DE ESPUMA Y
SECADO POR RADIACIÓN INFRARROJA”. P.I. Nº 7932-Bio-FARM-2005. En: I Jornada de
Investigación Farmacéutica; 2006 setiembre 27 – 29; Facultad de Farmacia y Bioquímica. Trujillo:
Perú, 2006:23-34.
5. González S. Metabolismo Secundario. [En línea]. Universidad de la Habana.
<http://fbio.uh.cu/webfv/articulos/metabolismo%20secundario.doc>
6. McCabe W., Julian C. Smith y Peter Harriott. Operaciones Unitarias en Ingenierìa
Química. 6ª ed. Ed. MacGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.
Buenos Aires: 2002. 440-460, 516-517.
7. Perry J. Manual del Ingeniero Químico. Tomo II. 3ª ed. Reimpresión (1982). Ed.
UTEHA. México: 1966. 772-778.
8. Pérez, C. Técnicas Estadísticas con SPSS. Ed. Pearson Educación, S.A. Madrid: 2001.
370 – 372.
9. Walpole, RE., Raymond H. Myers y Sharon L. Myers. Probabilidad y Estadística para
Ingenieros. Ed. Prentice - Hall Hispanoamericana, S.A. México: 1999. 483.

16. VII. ANEXOS
Figura A1. Espectrofotómetro HP8452A: al centro la pantalla con espectros y tabla de datos.

17. RESUMEN
Con la finalidad de plantear el uso de las saponinas del fruto de Sapindus saponaria
L. se consideró su extracción y concentración. Ante el problema: ¿Cuál es el efecto del grado
de vacío en la operación de evaporación a 40 °C para concentrar el producto del
fraccionamiento de espuma de las saponinas de Sapindus saponaria?, se formuló la hipótesis
“A temperatura constante, un mayor vacío facilita la evaporación; como consecuencia se logrará
una mayor concentración en menor tiempo. Sin embargo el grado de vacío que se pueda aplicar
depende de la tecnología disponible en las condiciones reales de operación”.
Por maceración durante 24 horas, se realizó la extracción de saponinas de 3 muestras de
35,36 g de cáscara de frutos maduros de Sapindus saponaria L. Los extractos fueron sometidos
a fraccionamiento de espuma en una columna de 70 cm (tubo de PVC de 0,5 pulgada) a una
velocidad de burbujeo mínima, obteniendo los “Escurridos”
Los “Escurridos” fueron sometidos a evaporación a diferentes grados de vacío a 40ºC,
obteniendo los “Concentrados”
A de los “Escurridos” y “Concentrados” se prepararon por dilución con agua 18
soluciones. Se midió la absorbancia de las soluciones a 264 nm con el espectrofotómetro
HP8452A.
A los resultados se realizó con el SPSS v. 15 el ANOVA de un solo factor y las Post
Hoc Tests LSD y Dunnett.
Los resultados permiten concluir lo siguiente:
1. Es posible concentrar los extractos de saponinas de Sapindus saponaria L. “Choloque”
mediante evaporación al vacío.
2. Por cada 180 mm de Hg de reducción de presión se puede obtener concentrados
estadísticamente diferenciados con un 95% de seguridad.

18. 2
PALABRAS CLAVES: Saponinas, extracción fraccionada, evaporación al vacío.

19. SUMMARY
With the purpose of outlining the use of the saponins of the fruit of Sapindus
saponaria L. was considered their extraction and concentration. Before the problem: Which is
the effect of the hole grade in the evaporation operation to 40 °C to concentrate the product of
the division of foam of the saponins of Sapindus saponaria?, was the hypothesis formulated
"To constant temperature, does a bigger hole facilitate the evaporation; as consequence a
bigger concentration will be achieved in smaller time. However the hole grade that you can
apply depends on the available technology under the real conditions of operation."
For maceration during 24 hours, it was carried out the extraction of saponins of 3
samples of 35,36 g of shell of mature fruits of Sapindus saponaria L. The extracts they were
subjected to division of foam in a column of 70 cm (tube of PVC of 0,5 inch) to a minimum
bubbling speed, obtaining those "Drained"
Those "Drained" they were subjected to evaporation to different hole grades at 40ºC,
obtaining those "Concentrated"
To of those "Drained" and "Concentrated" they got ready for dilution with water 18
solutions. The absorbancia was measured from the solutions to 264 nm with the
spectrophotometer HP8452A.
To the results it was carried out with the SPSS v. 15 the ANOVA of a single factor
and those Post Hoc Tests LSD and Dunnett.
The results allow to conclude the following thing:
1. It is possible to concentrate the extracts of saponinas of Sapindus saponaria L.
"Choloque" by means of evaporation to the hole.
2. For each 180 mm of Hg of reduction of pressure one can obtain concentrated
statistically differed with 95% of security.
KEY WORDS: Saponins, fractional extraction, evaporation to the hole.