ESTEROIDES Y COLESTEROL

Se conocen como “esteroides” a todos los compuestos que tienen el “núcleo esteroidal” que consta de cuatro anillos (A, B y C de seis carbonos y D de cinco carbonos). En este grupo se encuentran importantes compuestos como el colesterol, hormonas sexuales, ácidos biliares, etc. Los esteroides son clasificados como lípidos o grasas porque no se disuelven en agua y solo lo hacen en solventes orgánicos (acetona, cloroformo, etc.).

El colesterol fue aislado en 1775 por Conradi de cálculos biliares, se le llamó “colesterina” (del griego chole = bilis y stereos = sólido) y se observó que no se descompone al calentarla con hidróxidos (no se saponifica), como las otras grasas animales. En 1859 Berthelot demostró que es un alcohol y se empezó a llamarlo “colesterol”. En 1928 dos Premios Nobel en Química propusieron su estructura: Adolf Windaus (1928) y Heinrich Wieland (1927).

El colesterol es un lípido esencial para los animales por ser un componente importante de las membranas celulares y ser la materia prima para la síntesis de hormonas sexuales, vitamina D₃, ácidos biliares y hormonas de la corteza suprarrenal. Se halla en todos los tejidos de los animales superiores (principalmente en el cerebro, hígado y glándulas suprarrenales) y en las lipoproteínas del plasma sanguíneo. 

El colesterol del organismo tiene dos orígenes: uno externo o exógeno (los alimentos) y uno interno o endógeno (lo produce el propio organismo). Los alimentos de origen animal (huevos, lácteos y carnes) son ricos en colesterol y el organismo capta casi la mitad de éste. Los alimentos de origen vegetal contienen sustancias similares (“fitoesteroles”) que son poco absorbidos. Unas dos terceras partes del colesterol del organismo es endógeno, es producido en el hígado, intestino, corteza suprarrenal, testículos y ovarios; por eso, es un nutrimento dispensable en nuestra dieta (no es necesario que esté en ella). Si la cantidad de colesterol de la dieta es elevada, las células del hígado tienden a disminuir e incluso eliminar su propia fabricación de colesterol. Las personas que tienen niveles altos de colesterol aunque su dieta carezca de éste, se debe a algún desorden genético-metabólico.

En 1964 el Premio Nobel de Medicina o Fisiología fue otorgado a Konrad Bloch y Fedor Nynen, químicos alemanes que, trabajando en forma independiente y usando moléculas “marcadas” (tienen un átomo radiactivo), hallaron que el acetato (compuesto de solo dos carbonos) es el comienzo de una larga cadena de reacciones (36 en total) cuyo producto final es el colesterol.

El colesterol circula permanentemente entre el hígado (donde se secreta y se almacena) y los demás tejidos. Para que pueda ser transportado en la sangre, a pesar de su escasa solubilidad en agua, el colesterol se une a otras grasas y proteínas, formando “lipoproteínas”. Según su densidad las lipoproteínas se clasifican en: “lipoproteína de muy baja densidad” o VLDL (very low density lipoprotein), “lipoproteína de baja densidad” o LDL (low density lipoprotein), y “lipoproteína de alta densidad” o HDL (high density lipoprotein).

Las células del hígado producen y secretan las VLDL que son transportadas hacia los tejidos muscular y adiposo, donde descargan parte de sus grasas y proteínas. A medida que realizan esta descarga, su densidad va aumentando y se van transformando sucesivamente en LDL y HDL. Se ha demostrado que altos niveles de VLDL y LDL en la sangre incrementan el riesgo de infarto de miocardio, por eso se las conoce como “colesterol malo”. Las lipoproteínas del tipo HDL (de alta densidad) se encargan de transportar el colesterol excedente desde los tejidos periféricos hacia el hígado para su excreción (principalmente como ácidos biliares). Se sabe que niveles altos de HDL en la sangre disminuyen la incidencia de infarto cardiaco, por lo que son un factor protector contra la ateroesclerosis y se las conoce como “colesterol bueno”.

El principal trastorno que produce el exceso de colesterol en el organismo es la aterosclerosis, enfermedad que se manifiesta por abultamientos (ateromas) en la pared interna de las arterias, los que se deben a la anormal acumulación de glóbulos blancos, células musculares, calcio, plaquetas y abundante colesterol. Al disminuir la luz de la arteria, el tejido irrigado por ella recibe menos sangre (y menos oxígeno). Si son las arterias coronarias (irrigan el músculo cardiaco), el déficit de oxígeno se traduce en un dolor típico (angina de pecho) y, si la obstrucción es total, el tejido cardiaco muere al no recibir oxígeno y nutrientes, lo que se conoce como “infarto de miocardio”. La ateroesclerosis es la causa principal de enfermedades cardiovasculares y otros accidentes circulatorios.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.geosalud.com/Nutricion/trigli.altos.htm

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/140/html/sec_5.htm

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

SULFAS O SULFONAMIDAS

Las “sulfas” o “sulfonamidas” (amidas de ácidos sulfónicos) son compuestos sintéticos de fórmula general R’-SO₂-NH-R y fueron las primeras sustancias utilizadas para curar y prevenir infecciones bacterianas. Aunque la penicilina fue descubierta primero (1928), sólo pudo ser aislada y comercializada a partir de 1941 porque se descompone fácilmente por el calor (ver tema 15 de AQV). Al iniciarse la II Guerra Mundial, los únicos antibióticos disponibles fueron las sulfas y sólo al finalizar la guerra fueron eclipsadas por la penicilina. La sulfa en polvo era parte importante del botiquín de primeros auxilios de los soldados, que lo esparcían sobre cualquier herida abierta.

En 1932 una empresa alemana, Farbenindustrie, dedicada a la fabricación de colorantes, patentó un fármaco con el nombre de “Prontosil”, fabricado para ser usado como colorante y después le hallaron propiedades antibacterianas. El médico Gerhard Domagk dirigió su atención hacia los colorantes azoicos, porque algunos se unen fuertemente a las proteínas del cuero o la piel, lo que sugería que podrían unirse a las proteínas bacterianas y dañarlas. Se evaluaron miles de colorantes con pruebas “in vitro” y ninguno mostró actividad antibiótica. Cuando la evaluación se hizo utilizando animales vivos (“in vivo”) se halló que varios colorantes tenían actividad anti-bacteriana. El Prontosil fue el primer medicamento para tratar infecciones bacterianas. En 1935 investigadores del Instituto Pasteur de París notaron que los ratones que habían ingerido Prontosil no excretaban el colorante y dedujeron que éste es descompuesto dentro de su organismo produciendo una molécula más simple (sulfanilamida) que tiene tanta actividad como el Prontosil.

Las diferentes sulfonamidas se logran al unir distintos radicales R al grupo sulfamida. Así se han creado miles de derivados y conseguido moléculas de mayor eficacia y menor toxicidad. Las sulfonamidas no matan a las bacterias, (no son bactericidas) sino les impiden sintetizar sus ácidos nucleicos y con ello se inhibe su reproducción (son bacteriostáticos).

En 1936, médicos ingleses y norteamericanos tuvieron impresionantes resultados al usar sulfas para tratar la fiebre puerperal (infecciones post-parto), meningitis, neumonía y diferentes infecciones estreptocócicas. Ganó amplia publicidad cuando se utilizó para tratar a Franklin Delano Roosevelt Jr., hijo del Presidente de EEUU, que estaba gravemente enfermo con una infección estreptocócica. También se usó para tratar al Primer ministro británico Winston Churchill de la neumonía adquirida en la II Guerra Mundial.

Domagk fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología, 1939, pero el gobierno nazi no permitía a los alemanes recibir estos premios porque años atrás (1935) el Premio Nobel de la Paz se lo habían otorgado a un alemán (Carl von Ossietsky) que se encontraba en un campo de concentración. Finalmente, Domagk recibió su medalla en 1947 pero no el premio monetario.

Como la gente tenía preferencias por una forma líquida, en 1937 un pequeño laboratorio de Bristol preparó un “elíxir” en el que, por razones poco claras, utilizó como disolvente dietilenglicol y lo comercializó sin hacerle ninguna prueba. El disolvente usado es muy tóxico y hubieron 108 muertes casi todas por insuficiencia renal y hepática, caso que se ha llamado “desastre del elíxir sulfanilamida”. El químico responsable se quitó la vida. En 1938 se promulgó la Ley Federal de alimentos, medicinas y cosméticos (EEUU), según ella antes de comercializarse un fármaco debe establecerse su eficacia y seguridad.

Los principales inconvenientes de las sulfas son: pueden cristalizarse en los riñones (por su baja solubilidad), la resistencia de las bacterias y pueden producir alergia (urticaria y erupciones cutáneas). Las bacterias pueden desarrollar resistencia a los fármacos por mecanismos de naturaleza cromosómica (mediante mutaciones) o extra-cromosómica (produciendo enzimas que modifican o inactivan la droga o impiden su ingreso a la célula bacteriana). Las sulfas atraviesan la barrera placentaria y se observan en la sangre fetal y líquido amniótico, pudiendo producir efectos tóxicos, por eso no deben administrarse en el último trimestre del embarazo ni durante los primeros meses de vida ni durante la lactancia. A pesar de sus inconvenientes, las sulfas siguen desempeñando un papel importante en la medicina moderna, se prescriben para el tratamiento de las vías urinarias, vaginales, infecciones oculares y para uso veterinario.

BIBLIOGRAFÍA

http://antibioticosysulfas.blogspot.com/

YURKANIS, PAULA (2008). Química Orgánica. Pearson Educación. p.732 y 1301

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Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

EL FACTOR ANTIHEMORRÁGICO

Con el nombre de Vitamina K se hace referencia a un grupo de compuestos químicamente similares, solubles en grasas (liposolubles), estables al calor, pero que son afectados por el oxígeno y la luz. Debemos ingerirla regularmente porque, aunque nuestro organismo la recicla a través del denominado “ciclo de la vitamina K”, nuestras reservas se agotan rápidamente.

En 1929 el médico danés Henrick Dam encontró que los pollos alimentados durante varias semanas con una dieta deficiente en colesterol, desarrollaban hemorragias y sangramiento similares a las que se producen en el escorbuto. Como el mal no se superó al añadir jugo de limón ni colesterol purificado a la dieta, dedujo que los animales carecían de algo que llamaron “Vitamina de la coagulación”, vitamina K (del alemán “koagulation”) o “factor antihemorrágico”. Después, el bioquímico americano Edward Adelbert Doisy, la aisló de la alfalfa y estudió su naturaleza química. En 1939 fue sintetizada en varios laboratorios farmacéuticos. El Premio Nobel de Medicina 1943 fue compartido por Dam y Doisy por sus trabajos sobre la vitamina K.

Todos los miembros del grupo de la vitamina K derivan de la naftoquinona, la que puede tener un metilo y una cadena lateral. En la vitamina K₁ o filoquinona, la cadena lateral presenta cuatro residuos de cinco carbonos (unidades de isopreno), el primero de ellos tiene un enlace doble. En la vitamina K₂ o menaquinonas la cadena tiene un número variable de unidades de isopreno, cada una con un enlace doble. Incluye varias formas designadas como menaquinona-n (MK-n) donde “n” indica el número de isoprenos. La vitamina K₃ o menadiona es la más sencilla, carece de la cadena lateral.

La vitamina K₁ (filoquinona) es la forma predominante en la dieta humana. Se encuentra en verduras de hoja verde oscuro (espinaca, lechuga, brócoli, col), germen de trigo, cereales, frutas, soya y aceites vegetales. La vitamina K₂ (menaquinonas) proviene de fuentes animales (carne, hígado, huevos) y de bacterias que, como la Escherichia coli, se encuentran en el intestino grueso y la sintetizan. La vitamina K₃ o menadiona, se obtiene por síntesis química y sus derivados bisulfíticos son solubles en agua.

La vitamina K es necesaria para que el hígado sintetice los factores y proteínas (protrombina, proconvertina y otros) necesarios para que se produzca la “cascada de la coagulación”, que consta de una serie de eventos, dependientes entre sí, que permiten la formación de coágulos. Además, interviene en varios procesos de oxidación-reducción dentro de la célula. La vitamina K₂ permite la fijación del calcio en una proteína (osteocalcina) que forma parte de los huesos. La vitamina K₃ es la forma con mayor actividad biológica, sirve de referencia para medir la actividad antihemorrágica de las otras vitaminas K, es la que se aplica a mujeres embarazadas, a niños recién nacidos, a pacientes con obstrucción biliar y se usa en la elaboración de suplementos vitamínicos.

La deficiencia de vitamina K en adultos sanos es poco común, por su amplia distribución en los alimentos, por ser reciclada en el “Ciclo de la vitamina K” y porque las bacterias del intestino grueso sintetizan vitamina K₂ (pero no K₁). Los recién nacidos (alimentados sólo con leche materna), tienen un mayor riesgo de presentar deficiencias porque la leche materna es muy pobre en ella, el ciclo de la vitamina K aún no funciona bien y porque la escasez de flora intestinal origina poca síntesis de vitamina K₂. Ello puede causar el “sangrado por deficiencia de vitamina K del recién nacido”, que es potencialmente mortal. Según la Academia Americana de Pediatría a todos los recién nacidos se les debe administrar una inyección de filoquinona (K₁).

Las deficiencias se producen en adultos con desnutrición crónica, con lesiones en el tracto gastrointestinal, con alteraciones en la absorción de grasas o por la ingesta de medicamentos que alteren la función del hígado o que eliminen la flora intestinal (antibióticos). Las deficiencias severas producen el deterioro de la coagulación sanguínea (determinada mediante el “tiempo de coagulación”), sus síntomas incluyen moretones y sangrado con facilidad, que se puede manifestar como hemorragias nasales, encías sangrantes, sangre en orina y deposiciones o un sangrado menstrual excesivo. En los niños podría ocasionar hemorragias potencialmente letales dentro del cráneo (intracraneal).

La vitamina K también se usa en casos de exceso de medicamentos para “adelgazar la sangre”, para tratar casos de osteoporosis, hematomas, estrías, quemaduras y para acelerar la cicatrización (después de la cirugía). La ingesta diaria adecuada para un hombre adulto es de 120 mg (miligramos).

BIBLIOGRAFÍA

http://lpi.oregonstate.edu/es/centroinfo/vitaminas/vitaminaK/

http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/vitamins/vitaminak.html

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LA VITAMINA DE LA FERTILIDAD

La vitamina E, junto con las vitaminas A, D, y K constituyen las “vitaminas liposolubles”, que se caracterizan por ser solubles en las grasas, por lo que se encuentran en alimentos grasos. El interés por la vitamina E ha aumentado en los últimos años, por su gran poder antioxidante y por su papel frente a trastornos cardiovasculares y enfermedades relacionadas con la edad.

En 1923 Herbert Evans y Katherine Bishop notaron que cuando los animales de laboratorio son alimentados a base de manteca rancia, presentan trastornos en su reproducción, lo que se supera al incorporar a su dieta trigo entero o vegetales frescos. Después se halló que el aceite de germen de trigo contiene todas las propiedades “vitamínicas” del trigo. En 1926 Evans y Emerson aislaron, del aceite de germen de trigo, el factor responsable de esta actividad, al que llamaron “Vitamina de la fertilidad” o “tocoferol” (del griego tokos = nacimiento, pherein = portar y el sufijo “-ol” por su naturaleza alcohólica. En 1936 esta vitamina fue sintetizada por Paul Karrer.

Con el nombre de “Vitamina E” se designa a un grupo de ocho compuestos (cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles) que exhiben actividad de vitamina E,  jugando un papel muy importante en la reproducción y como antioxidantes. Todos tienen una estructura que consta de dos anillos y una larga cadena lateral que es diferente en las dos clases: en los tocoferoles es saturada y en los tocotrienoles tiene tres enlaces dobles. Los miembros cada clase difieren en el número y/o posición de los grupos metilo (-CH₃) del anillo bencénico y se distinguen con las letras griegas alfa (a), beta (β), gamma (γ) y delta (δ). El más difundido y el que presenta mayor valor como vitamina es el “a-tocoferol”. La actividad de los otros miembros se expresa con referencia a la de él y es: β-tocoferol (30%), γ-tocoferol (15%), δ-tocoferol (3%) y el a-tocotrienol (25%).

 

El grupo de “vitaminas antioxidantes” lo conforman las vitaminas A, C y E. Las grasas son componentes muy importantes de la membrana de las células y son vulnerables a la oxidación que producen los radicales libres (especies químicas muy reactivas que tienen un electrón solitario) que se generan durante el metabolismo normal y por factores externos (contaminación, estrés, humo del cigarrillo, etc.). Las grasas insaturadas son más sensibles a esta oxidación y los antioxidantes son capaces de interceptar los radicales libres y así prevenir los daños a la membrana celular.

El poder antioxidante de los tocoferoles es mayor que el de los tocotrienoles. La actividad antioxidante parece seguir el orden inverso a su actividad como vitamina. Así, el δ-tocoferol es el antioxidante más eficaz y el orden es: δ > γ > β > a. Los tocoferoles naturales son mucho más activos que los sintéticos porque éstos son mezclas de isómeros. El “a-tocoferol sintético”, usado en alimentos fortificados y suplementos nutricionales, figura en las etiquetas como “all-rac-alfa-tocoferol” o “dl-alfa tocoferol” porque es una mezcla de ocho isómeros.

Las principales fuentes de vitamina E son los aceites vegetales sin refinar, nueces, granos enteros, yema de huevo, vegetales de hojas verdes y algunos hongos. En los animales se encuentra sólo en pequeña cantidad. La mayor parte de vitamina E se pierde durante el procesamiento (deodorización y refinado) y almacenamiento de los aceites y en la preparación (fritura) de los alimentos. El mayor contenido de tocoferoles lo presentan los aceites de germen de trigo, girasol, cártamo y palma, los aceites de quinua y kiwicha también los tienen en importante cantidad. La industria obtiene vitamina E como un subproducto del refinado de aceites o por síntesis química.

La oxidación de las grasas es una de las principales causas del deterioro de los alimentos. El enranciamiento puede definirse como la aparición de olores y sabores nocivos y desagradables que alteran las características (textura y color) de la grasa, disminuyendo su valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y otros nutrientes. La “rancidez oxidativa” se debe a la oxidación de los ácidos grasos insaturados por acción del oxígeno atmosférico, proceso que se acelera por la luz solar (especialmente luz UV) y por el calor. La industria trata de evitar esta rancidez con distintas técnicas (recipientes opacos, envasado al vacío, etc.) o usando antioxidantes, que son sustancias que hacen más lenta la reacción de oxidación o eliminan el oxígeno que la produce o neutralizan ciertos catalizadores (trazas de metales) que la aceleran.

Las necesidades diarias de vitamina E para el humano varían según la edad, el estado de salud, la actividad física, etc. Por su amplia disponibilidad en los alimentos, rara vez se producen carencias de vitamina E, pero se han hallado deficiencias en individuos con malnutrición severa, con defectos genéticos o con problemas digestivos que impidan la absorción de las grasas.

BIBLIOGRAFÍA

Sayago A., Marín M. I., Aparicio R. y Morales M. T.- “Vitamina E y aceites vegetales”.- Grasas y Aceites 58 (1), pág. 74-86 (2007).

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LA VITAMINA DEL SOL

Con el nombre de “Vitamina D o anti-raquitismo” se denomina a unos once compuestos que presentan “Actividad de vitamina D”, los más importantes son dos: el ergocalciferol o vitamina D₂ (de origen vegetal) y el colecalciferol o vitamina D₃ que es de origen animal y posee mayor actividad. Ambas difieren sólo en un enlace doble y un grupo –CH₃ (metilo) de su cadena lateral. Los primeros trabajos para aislar la vitamina D y determinar su papel en el raquitismo los realizó Edward Mellanby en 1918-1920.

Nuestro cuerpo produce vitamina D₃ o colecalciferol, a partir de un derivado del colesterol (7-dehidrocolesterol) cuando su piel es expuesta a los rayos solares. La luz ultravioleta-B (UVB) (zona de la luz solar de longitud de onda entre 290 y 315 nanómetros) rompe uno de sus anillos y la transforma en colecalciferol. Es ésta la principal fuente de vitamina D y depende del grado de exposición a la luz y del grado de pigmentación de la piel, por eso también se la denomina “vitamina de la luz del sol”. La vitamina D es biológicamente inactiva y el organismo la modifica colocándole dos grupos hidroxilo (–OH) (hidroxilaciones): uno en el hígado transformándola en 25-hidroxivitamina D o calcidiol, (es la principal forma como circula en la sangre) y el otro en el riñón, dando la forma más potente llamada 1,25-dihidroxivitamina D o calcitriol.

Se estima que, para personas de piel clara, una exposición al sol de 10 a 15 minutos, tres veces por semana, es suficiente para cubrir los requerimientos de esta vitamina. Las personas de piel oscura o las de la tercera edad sintetizan menos vitamina D. Debido al riesgo de cáncer a la piel que esto significa, debe usarse protector solar luego de unos minutos de exposición. El riesgo de presentar deficiencias de vitamina D aumenta en las personas que viven lejos de la zona ecuatorial, en las que usan un exceso de bloqueadores solares, en las obesas y en las que por motivos religiosos o culturales (mundo islámico) mantienen su piel cubierta cada vez que salen al exterior.

La vitamina D desempeña muchas funciones en el cuerpo. Es una vitamina liposoluble (se disuelve en las grasas, no en agua), no es destruida por la cocción, actúa como hormona regulando la formación de los huesos, la absorción de calcio y fósforo en el intestino delgado y su incorporación en huesos y dientes. También regula la reabsorción de calcio y fósforo (fosfato) en los riñones. Su carencia en los niños origina el raquitismo, enfermedad que produce un deficiente crecimiento, la deformación de los huesos (piernas arqueadas) y gran deterioro en sus dientes. En adultos, su carencia produce el ablandamiento de huesos (osteomalacia) y la fragilidad de éstos (osteoporosis).

Algunos alimentos contienen precursores de las vitaminas o provitaminas. Así, el precursor de la vitamina D₃ es el 7-dehidrocolesterol que se encuentra en alimentos de origen animal (pescados grasos como atún, salmón y caballa, aceites de hígado de res y de peces, la yema de huevo, la leche y sus derivados). Similarmente, algunos vegetales (como champiñones, ciertas algas, levadura) contienen ergosterol que es el precursor de la vitamina D₂ y su irradiación con luz UVB la transforma en ergocalciferol. Para los vegetarianos, los hongos o setas son una de las pocas fuentes naturales de vitamina D. Muchos alimentos son enriquecidos con esta vitamina porque su contenido natural (de vitaminas D₂ y D₃) es siempre pequeña. La Academia Americana de Pediatría recomienda que todos los lactantes reciban un suplemento de vitamina D de 400 UI/día (unidades internacionales). (40 UI equivalen a un  microgramo de calciferol).

Las deficiencias de esta vitamina pueden deberse a una dieta inadecuada, sumada a una deficiente exposición al sol. También pueden ocurrir por alteraciones en el funcionamiento del hígado o el riñón que limiten su absorción o su conversión a las formas activas. Debido a sus diversos orígenes, la mejor manera de establecer el estado de vitamina D en una persona es determinar el nivel de 25-hidroxivitamina D en su sangre. En general, valores de menores a 20-25 nmol/L (nanomoles/litro) que equivalen a 8-10 ng/mL (nanogramos/mililitro) en la sangre indican una seria deficiencia de vitamina.

El consumo excesivo de alimentos enriquecidos con vitamina D puede originar toxicidad. Por ser soluble en grasas, el exceso de vitamina D se almacena en nuestros tejidos adiposos, no es excretada por los riñones (como la vitamina C o las del complejo B que son hidrosolubles). Esta intoxicación origina un elevado nivel de calcio en la sangre (hipercalcemia), lo que puede causar el depósito de calcio en tejidos blandos (corazón, pulmones y vasos), daño y cálculos a los riñones e hipertensión arterial.

BIBIOGRAFÍA

http://www.ecoagricultor.com/2013/03/la-vitamina-d-funcion-fuentes-y-cantidades-recomendadas/

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002405.htm

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FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Las actuales exigencias sobre el consumo de alimentos más saludables y sobre el cuidado del medio ambiente, han impulsado el desarrollo de tecnologías nuevas especialmente para procesar alimentos y medicinas. Una excelente alternativa que se ajusta a estas exigencias son los fluidos supercríticos (FSC).

En las plantas se encuentran muchos compuestos útiles para el hombre (medicamentos, colorantes, fragancias, etc.), los que se separan de los cientos o miles de otros compuestos usando métodos de extracción y aislamiento. Los métodos tradicionales de extracción, utilizan un líquido o solvente (éter, hexano, acetona, etc.) que, en contacto con la planta (seca y molida), es capaz (con la ayuda de calor y agitación) de atravesar las células, disolver los compuestos de interés y sacarlos en solución. Mediante una filtración, se separan de los compuestos insolubles que no son de nuestro interés y se elimina el solvente (casi siempre es volátil). El “extracto” obtenido aún contiene una mezcla de compuestos y la separación puede continuar. Muchos de los solventes usados en la extracción son derivados del petróleo, tóxicos, dejan residuos en los extractos y su eliminación contamina el medio ambiente.

Alrededor de 1900, el químico alemán Ludwig Roselius, convencido que su padre había muerto intoxicado por cafeína por su excesivo consumo de café, utilizó un solvente (cloruro de metileno) para extraer el alcaloide de los granos de café sin afectar el sabor de la bebida y preparó “café descafeinado”. Años después se empezó a sospechar que ese solvente es carcinógeno y en 1960 el químico Kurt Zosel desarrolló en Alemania el primer proceso que utiliza dióxido de carbono supercrítico (scCO2) para extraer cafeína de granos verdes de café y las resinas del lúpulo, responsables del sabor amargo de la cerveza.

La materia puede presentarse en los estados sólido, líquido o gaseoso, pero también en estados intermedios como los cristales líquidos y los FSC. Como se observa en un “diagrama de fases”, los tres estados están separados por líneas (de fusión, de sublimación y de vaporización) y un compuesto puede cambiar de estado variando su temperatura y su presión. También aparecen dos puntos importantes: el “punto triple”, donde coexisten los tres estados y el “punto crítico”, caracterizado por una temperatura crítica, Tc y una presión crítica, Pc. Un compuesto que en condiciones ambientales es líquido o gas, cuando su presión y temperatura sobrepasan su punto crítico adquiere el estado supercrítico que es intermedio entre el gaseoso y el líquido (no hay línea de separación entre ambos). Así, el punto crítico del dióxido de carbono es: 31,1ºC de temperatura y 73,8 bar (o 72,8 atmósferas) de presión.

En el estado supercrítico, un compuesto puede difundirse y penetrar los poros del material sólido (como los gases) y disolver los materiales (como los líquidos), con la ventaja que las variaciones en su presión y temperatura modifican su densidad y su capacidad para solubilizar sustancias, lo que constituye otra ventaja al sustituir a los solventes orgánicos. Permiten la fabricación de productos con altos estándares de calidad y constituyen una alternativa de producción más limpia, con un menor impacto ambiental que los métodos tradicionales. La principal limitante es que se debe trabajar a presiones elevadas, lo que obliga a usar instalaciones complejas y equipos de alto costo.

El más utilizado de los FSC es el dióxido de carbono en estado supercrítico (scCO2) debido a que es fácil de obtener con elevada pureza, es de bajo costo, no es tóxico, ni inflamable, ni corrosivo, se elimina fácilmente o es fácil su recuperación (reciclaje), no deja residuos, sus condiciones críticas se alcanzan con facilidad, permite trabajar a baja temperatura y usarlo con compuestos termolábiles (que se descomponen con el calor). Otros FSC estudiados son el agua (su temperatura y presión críticas son algo elevadas) y el amoniaco (NH3) (muy reactivo y peligroso para trabajar a gran escala).

Los FSC se usan en la obtención de café descafeinado, de tabaco sin nicotina, de bebidas alcohólicas sin alcohol, de productos animales sin colesterol, la eliminación de ácidos grasos libres (desacidificación) de aceites (aceite de oliva), la obtención de antioxidantes naturales de plantas (salvia y romero) o de tocoferoles (soya), la desodorización y extracción de lecitina de aceites, la obtención de aceites esenciales y perfumes (usados en alimentos y cosmética). También se usan en algunos métodos analíticos, para producir micro y nanopartículas, como fase móvil en cromatografía, como medio o solvente para la realización de reacciones químicas, entre otros.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-0764200700100009

http://www.joseluismesarueda.com/documents/TEMA_2.pdf

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