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Obtención del complejo ciclodextrina-curcumina y su uso como reemplazante de tartrazina*

Alzate Ceballos, J. A. **, López-Padilla, A. ***, Caicedo, J. A. ****, Cano Salazar, J. A.*****

* ArtículoproductodelainvestigacióncofinanciadaporelproyectoCOLCIENCIASCódigo3387-502-26885,laempresaTECNASS.A.ylaFundaciónINTAL.

** Ingenieraquímica,aspiranteamagísterenCienciasQuímicas,UniversidadNacionalsedeMedellín,asistentedeInnovaciónyDesarrolloenTECNASS.A.

*** Ingenierodealimentos,magísterenCienciasFarmacéuticas,investigadorenTECNASS.A.**** Ingenieroquímico.AspiranteamagísterenCienciayTecnologíadeAlimentos,auxiliardeInvestigaciónenFundaciónINTAL*****Ingenierodealimentos,Ph.D.,MSc.,CienciayTecnologíadeAlimentos.Coordinadorcientífico-técnicodeProyectosFundaciónINTAL

Correspondencia:JohannaAndreaAlzateCeballos,e-mail:[email protected]ículorecibido:22/03/2012;Artículoaprobado:15/11/2012

Artículo original / Original article / Artigo original art 8

Resumen

Introducción. Lacurcuminaeselprincipalcoloran-tepresenteenelrizomadelaplantaCurcuma lon-ga,yestáacompañadoporpequeñascantidadesdeotroscompuestos,siendotodosinsolublesenagua,razónporlacualnoesidealsuusoenformapura.Se emplea principalmente disuelta con una mez-cla de solventes de grado alimenticio que permitesuemulsificación,deestaformaelproductoposeecercadel4–10%decurcumina,miscibleenagua.Tambiénsonconocidasotrasformasdecomerciali-zación,queincluyenlasuspensiónenaceitevegetaly dispersióndeeste coloranteenalmidón.Por suparte, estudios han mostrado que la ciclodextrina(CD) puede ser usada como agente solubilizanteparaaceitesvolátileshidrofóbicos.Estáformadaporunasuperficieexteriorhidrofílica,yunacavidadin-ternahidrófoba,lacualleproporcionalacapacidaddeformarcomplejosdeinclusiónconunavariedadde huéspedes. Estas características sugieren quelaCDpuedeserusadaparaaumentalasolubilidadenaguadelacurcumina,hidrofóbicaeinsolubleenagua,adicionalmente,lamicroencapsulaciónprote-gelacurcuminadecambiosdestructivos,ylepermi-teunflujolibreenpolvo.Enesteestudio,laβCDyγCDfueronevaluadascomoagentesencapsulantesparalacurcumina.Objetivo. Obtenerelcomplejoci-clodextrina-curcuminacomoreemplazantedetartra-zina. Materiales y métodos. Paraeldesarrollodeestainvestigaciónsellevaronacabo3experimen-tos:enelexperimento1seestudióelefectode laconcentraciónytipodesolventesobrelaabsorcióndelacurcumina,endiferentessolventes:agua,eta-nol,acetona,hexano,propilenglicol,lactatodeetilo

yetilenglicol.Seprepararonsolucionesacuosasen%v/val20%,50%,80%,90%paracadaunodelossolventesmencionados. Se llevó la concentraciónfinaldelcolorantecurcuminaa0.005%.Enelexpe-rimento2sedeterminólaasociaciónyrelacióneste-quiométricaentrelacurcuminaydosciclodextrinas:β-ciclodextrina(β-CD)yγ-ciclodextrina(γ-CD);paraelloseutilizaronsolucionesdeciclodextrinasenelrango0–0.02M,yunaconcentraciónconstantedecurcuminade0.001M,medianteagitaciónycalen-tamientoa50°Cpor48horas.Enelexperimento3,seprepararonsolucionesindependientesdeambasciclodextrinasenpresenciadecurcumina,yseutili-zaronlosmétodosdemezclafísicaycoprecipitaciónparaobtenerelcomplejocurcumina-ciclodextrina,yposterioranálisisdeCalorimetríaDiferencialdeBa-rrido (DSC)para corroborar la formacióndel com-plejo. Resultados. Losresultadosmuestranquelamáximaabsorbanciadelacurcuminasepresentaaunalongituddeondade425nmenpresenciadeunasolucióndeetanol:aguaal20%(v/v).Deotrolado,la β-ciclodextrina (β-CD) reacciona con curcuminaparaformaruncomplejoanfitrión-huésped1:1conuna constante de formación aparente de 5,00x102 mol/L.Laγ-ciclodextrina(γ-CD)reaccionaconcur-cuminapara formaruncomplejoanfitrión-huésped1:1 con una constante de formación aparente de7,51x103mol/L.Porsuparte,laobtencióndelcom-plejosepresentaaniveldelaboratorioconmejoresresultadosutilizandoelmétododecoprecipitación,conrendimientosde85%paralaγ-CD,y69%paraβ-CD, indicandoque la ciclodextrinamásapropia-daes laγCD.Conclusiones. Seencontróque lacurcuminaformacomplejosdeinclusiónconβCDyγCDensolución.Lasolubilidaddelacurcuminaen

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presenciadeβCDyγCD,hamostradosermásefec-tivaen lasegunda.Laasociacióndeambasciclo-dextrinasesde1:1,indicandoqueesmásfuerteconγCD,debidoasuestructura(8unidadesdegluco-sa).ElanálisisdeDSCmuestraqueloscomplejosde inclusiónpormezcla físicaycoprecipitaciónseformaron.Sinembargo,paraefectosdesolubilidad,esmásrecomendableutilizarelmétododecopreci-pitación,dadoquehayunaprehidratación.

Palabras clave: curcumina,ciclodextrina,complejo,constante de formación, solubilidad, absorbancia,solventes.

Obtaining the cyclodextrin-curcumin complex and its use as a substitute of tartrazine

Abstract

Introduction. CurcuministhemaincolorantthatcanbefoundintheCurcuma longa´srhizome,inwhichtherearealsosmallquantitiesofothercompoundsinsoluble inwater,so itsuse inapurestate isnotideal.Curcuminisused,principally,dissolvedwithamixtureofalimentarydegreesolventsthatallowitsemulsification.Thisway,theproducthasa4–10%ofcurcumincontent,miscibleinwater.Otherformsofcommercializationarealsoknown, including thesuspension in vegetable oil and dispersion of thiscolorant in starch. It has also been demonstratedthatcyclodextrin(CD)canbeusedasasolubilizingagent for hydrophobic volatile oils. It is formed bya hydrophilic external surface and an internal hy-drophobiccavity,whichprovidesacapacitytoforminclusion complexeswith a variety of guests.The-secharacteristicssuggest thatCDcanbeused toincreasethesolubilityofhydrophobicandinsolublecurcumin inwater.Additionally,microencapsulationprotectscurcuminagainstdestructivechangesandallowsittoflowfreelywhenpresentedaspowder.Inthisstudy,βCDandCDwereevaluatedasencap-sulationagents forcurcumin.Objective.Obtainingthecyclodextrin-curcuminecomplexasasubstituteof tartrazine.Materials and methods. To developthisresearchwork,3experimentswereperformed:Inexperiment1theeffectof theconcentrationandofthetypeofsolventonthecurcumin´sabsorptionwas studied for different solvents; water, ethanol,acetone, hexane, propylene glycol, ethyl lactateand ethylene glycol. Aqueous solutions were pre-paredin%v/vat20%,50%,80%,90%foreachofthe aforementioned solvents. The final concentra-tionofthecurcumincolorantwastakento0.005%.In experiment 2 the association and the stoichio-metric ratio between curcumin and two cyclodex-trins, β-ciclodextrina (β-CD) and γ-ciclodextrina (γ-

CD),weredetermined.Twocyclodextrinsolutionsintherank0–0.02M,wereusedforthat,plusacons-tantcurcuminconcentrationof0.001M,bymeansofagitationandheatingat50°Cduring48hours.Inex-periment3,independentsolutionsofbothcyclodex-trinswerepreparedinthepresenceofcurcuminandthephysicalmixtureandthecoprecipitationmethodswereusedtoobtainthecurcumin-cyclodextrincom-plex.AsubsequentDifferentialScanningCalorime-try analysis (DSC) was performed to corroboratethe formationof thecomplex.Results.Theresultsdemonstrate that themaximumabsorbance of thecurcuminetakesplaceata425nmwavelengthinthepresenceofasolutionofethanol:waterat20%(v/v).On the other hand, β-cyclodextrin (β-CD) reactswithcurcumintoformahost-guestcomplex1:1withan apparent formation constant of 5,00x102mol/L.The γ-cyclodextrin (γ-CD) reacts with curcumin toformahost-guestcomplex1:1withanapparentfor-mationconstantof7,51x103mol/L.Thecomplex isobtainedatalaboratorylevelwithbestresultsbytheuseofthecoprecipitationmethod,with85%ofper-formanceforγ-CD,and69%forβ-CD,sothemostadequatecyclodextrinisγCD.Conclusions.Curcu-min forms inclusioncomplexeswithβCDandγCDin solution. The solubility of curcumin in the pre-senceofβCDandγCDhasdemonstratedahighereffectivenessinthesecondone.Theassociationofboth cyclodextrins is 1:1, a fact that indicates thatit isstrongerwithγCDdue to itsstructure (8unitsof glucose). The DSC analysis demonstrates thattheinclusioncomplexesbyphysicalmixtureandbycoprecipitationwereformed.Nonetheless,forsolu-bilityeffects,coprecipitation ismore recommendedbecausethereisaprehydration. Key words: curcumin, cyclodextrin, complex, for-mationconstant,solubility,absorbance,solvents.

Obtenção do complexo ciclodextrina-curcumina e seu

uso como substituto de tartrazina

Resumo

Introdução.Acurcuminaéoprincipalcorantepre-sente no rizomadaplantaCurcuma longa, e estáacompanhadoporpequenasquantidadesdeoutroscompostos,sendotodosinsolúveisemágua,razãopelaqualnãoéidealseuusoemformapura.Em-prega-seprincipalmentedissolvidacomumamistu-radesolventesdegraualimentíciosquepermitesuaemulsificação,desta formaoprodutopossuicercade4–10%decurcumina,misturávelemágua.Tam-bém são conhecidas outras formas de comerciali-zação,queincluemasuspensãoemazeitevegetaledispersãodestecoranteemgoma.Porsuavez,

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estudosmostraramqueacilodextrina(CD)podeserusada como agente solúvel para azeites voláteishidrofóbicos.Está formadapor uma superfície ex-teriorhidrofílica,eumacavidadeinternahidrófoba,aquallheproporcionaacapacidadedeformarcom-plexosde inclusão comumavariedadedehóspe-des.EstascaracterísticassugeremqueaCDpodeser usada para aumentá-la solubilidade em águade a curcumina, hidrofóbica e insolúvel em água,adicionalmente, a micro-encapsulação protege acurcuminademudançasdestrutivas,e lhepermiteumfluxolivreempó.Nesteestudo,aβCDeγCDforamavaliadascomoagentesencapsulantesparaacurcumina.Objetivo.Obterocomplexociclodex-trina-curcumina comosubstituto de tartrazina.Ma-teriais e métodos.Paraodesenvolvimentodestainvestigaçãoselevaramacabo3experimentos:noexperimento1seestudouoefeitodaconcentraçãoetipodesolventesobreaabsorçãodacurcumina,em diferentes solventes: água, etanol, acetona,hexano,propilenglicol,lactatodeetiloeetilenglicol.Prepararam-sesoluçõesaquosasem%v/vao20%,50%,80%,90%paracadaumdossolventesmen-cionados.Levou-seaconcentraçãofinaldocorantecurcuminaa0.005%.Noexperimento2sedetermi-nou a associação e relação estequiométrica entrea curcumina e duas ciclodextrinas: β-ciclodextrina(β-CD)eγ-ciclodextrina(γ-CD);paraissoseutiliza-ramsoluçõesdeciclodextrinasnacasta0–0.02M,e uma concentração constante de curcumina de0.001M,medianteagitaçãoeaquecimentoa50°Cpor 48 horas. No experimento 3, prepararam-sesoluções independentes de ambas ciclodextrinasempresençadecurcumina,eseutilizaramosmé-

todos demistura física e co-precipitação para ob-ter o complexo curcumina-ciclodextrina, e poste-rior análise de Calorimetria Diferencial de Varrido(DSC) para corroborar a formação do complexo.Resultados. Os resultados mostram que a máxi-maabsorbânciadacurcuminaseapresentaaumalongitudedeondade425nmempresençadeumasoluçãodeetanol:águaao20%(v/v).Deoutrolado,aβ-ciclodextrina(β-CD)reagecomcurcuminaparaformarumcomplexoanfitrião-hóspede1:1comumaconstantedeformaçãoaparentede5,00x102mol/L.Aγ-ciclodextrina(γ-CD)reagecomcurcuminaparaformarumcomplexoanfitrião-hóspede1:1comumaconstantedeformaçãoaparentede7,51x103mol/L.Porsuavez,aobtençãodocomplexoseapresen-taemníveldelaboratóriocommelhoresresultadosutilizando o método de co-precipitação, com ren-dimentosde85%paraaγ-CD,e69%paraβ-CD,indicandoquea ciclodextrinamais apropriadaéaγCD.Conclusões.Encontrou-sequeacurcuminaformacomplexosde inclusãocomβCDeγCDemsolução.AsolubilidadedacurcuminaempresençadeβCDeγCD,mostrousermaisefetivanasegun-da.Aassociaçãodeambasciclodextrinaséde1:1,indicandoqueémaisfortecomγCD,devidoasuaestrutura(8unidadesdeglucosa).AanálisedeDSCmostra queos complexosde inclusãopormisturafísica e co-precipitação se formaram. No entanto,paraefeitosdesolubilidade,émais recomendávelutilizar ométodo de co-precipitação, dado que háumapré-hidratação.

Palavras importantes: curcumina, ciclodextrina,complexo,constantedeformação,solubilidade,ab-sorbância,solventes.

Introducción

LacurcuminaeselprincipalcolorantepresenteenelrizomadelaplantaCurcuma longa,poseeunamasamolarde368,4yestáacompañadoporpequeñascantidadesdeotroscompuestos,todosinsolublesenagua.Estetubérculoseutili-zaencondimentos,yeselprincipalingredientedelreconocidocurryenpolvo1. Sehareportadoque la curcumina posee propiedades antinfla-matorias,antiartríticas,hepatoprotectivas,anti-microbianas,antitumoralesyantivirales2.

Este tubérculosecultivaenpaíses tropicalesincluyendo la India, China, Pakistán, Haití yPerú, usualmente se comercializa como raízsecaquepuedesertransformadaenpolvoin-solubleenagua;sucolorsedebe,enparte,a

ladispersiónenlosalimentosopor ladisolu-ción en aceites vegetales1.

Enformapura, lacurcuminanoes idealparausodirectoen la industriadealimentos,prin-cipalmente por ser insoluble en agua y pocosolubleenotrossolventes.Envariospaísesseemplealacurcuminadisueltaconunamezcladesolventesdegradoalimentarioquepermi-tesuemulsificación;deestaformaelproductoposeecercadel4-10%decurcumina,miscibleenagua.Elpolisorbato80(Tween80)favorecesuemulsificaciónyesuncarrierideal.Median-teeste, lacurcuminapresentaunacoloraciónamarillabrillanteenpequeñasdosis;sesabeademásqueanivelessuperioresa20ppm,elcolorsesatura;conbaseenellosepuedede-terminarladosismínimaparaquesealcance

Obtencióndelcomplejociclodextrina-curcuminaysuusocomoreemplazantedetartrazina

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elcolordeseado.Lacoloraciónquepresentalacurcuminaesmuyparecidaalaqueseob-tieneporelusodelcoloranteartificialamarillotartrazina3.

Otras formas de comercialización de la cur-cumina son conocidas también, e incluyen lasuspensióndelacurcuminaenaceitevegetaly ladispersióndeestecoloranteenalmidón.Lasdiversasaplicacionesde lacurcuminaenelsectoralimentariosepresentanenlossecto-res:lácteo,panadería,dulces,mezclassecasyproductos congelados4.

Por otro lado, numerosos reportes hanmos-trado que la ciclodextrina (CD) puede serusada como agente solubilizante para acei-tes volátiles hidrofóbicos5, 6. Las ciclodextri-nas son oligosacáridos de D-glucopiranosunidos mediante enlaces α–1,4 formandoun anillo. Dichos anillos son anfipáticos, conunacavidad interior hidrofóbica, y susuperfi-cie exterior hidrofílica. La cavidad interna hi-drófoba proporciona la capacidad de formarcomplejos de inclusión con una variedad de huéspedes(moléculashidrófobas)(p.e.,com-puestos aromáticos, alcoholes, halogenuros,ácidosgrasos,ésteres).

LasCDmáscomunessonα,βyγCDformadasporseis,sieteyochounidadesdeglucosa,res-pectivamente.Entrelasciclodextrinas,lamásutilizadaeslaβCD,dadoquesutamañodeca-vidadesadecuadopararecibirhuéspedesconmasasmolecularesentre200y800,ytambiéndebidoasupreciorazonableydisponibilidad6.

EstascaracterísticassugierenquelaCDpue-deserusadaparaaumentar lasolubilidadenaguade lacurcumina,hidrofóbicae insolubleen agua; adicionalmente, la microencapsula-ciónprotegelacurcuminadecambiosdestruc-tivos,ylepermiteunflujolibreenpolvo7.

En este estudio, la βCD y γCD fueron eva-luadas como agentes encapsulantes para lacurcumina. El método de coprecipitación esmásusadoenel laboratorioparaproducirunprecisocomplejodeinclusión,mientrasqueelmétododemezclafísicaesmásaplicableparaproducciónagranescala.Porlotanto,elobje-tivodelpresenteestudiofueseleccionarelsol-venteysuconcentraciónmásapropiada(eta-

nol,acetona,hexano,propilenglicol,lactatodeetiloyetilenglicol),eltipodeciclodextrina(βCDoγCD),yelmétododeencapsulación(mezclafísicaocoprecipitación),afindedeterminarelmejorprocedimientoparaobtenerelcomplejosólido,enpolvo.Loscomplejosformadosfue-roncaracterizadosusandocalorimetríadeba-rridodiferencial(DSC).

Materiales y métodos

Materiales

Elcoloranteutilizado fueelcoloramarillona-tural,comercializadoporlaempresaTECNASS.A., quecontieneun8%decurcumina; lasciclodextrinas usadas fueron βCD (99%, deorigen chino, comercializado por Suntram In-dustrialGroup) y γCD (98,9%, de origen chi-no,comercializadoporEastarHoldingGroup);lossolventesetanol(99,9%),acetona(99,9%),hexano (96%), propilenglicol (99,9%), lactatodeetilo(99,8%)yetilenglicol(99,5%)provinie-rondelamarcaMerck.

Efecto de la concentración y tipo de solven-te sobre la absorción de la curcumina

Paraladeterminacióndelefectodelaconcen-traciónytipodesolventesobrelaabsorcióndelacurcumina,seutilizaron7solventes:etanol,acetona, hexano, lactato de etilo, etilenglicol,propilenglicol y agua. Se prepararon solucio-nes acuosas al 20%, 50%, 80%, 90% y decada pureza para cada uno de los solventesmencionados. Se llevó la concentración finaldel colorante curcuminaa 0.005%,dadoqueconcentracionesporencimadeestasaturabanynopermitían la lecturaespectrofotométrica.Sehizounbarridoespectrofotométricoadistin-taslongitudesdeonda(380nm-700nm),conelfindedeterminarlazonademáximaabsor-banciaparaelcolorantecurcumina.Cadalec-turaespectrofotométricaserealizóportriplica-do,usandomuestrasindependientes.

Los valores de las lecturas (promedio de lastreslecturas)paracadasolventeysurespecti-vasoluciónsegraficaron(AbsorbanciafrenteaLongituddeonda)yapartirdeallísedetermi-nólazonademáximaabsorbanciaparacadasolución. Luego se compararon las gráficas


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paracadasoluciónysedeterminólaconcen-tración de solvente que presentaba lamayorabsorbanciadelcolorante.

Determinación de la constante de forma-ción aparente

ParadeterminarlarelaciónestequiométricasesiguióelmétodomodificadomostradoporAb-duletal.8,dondeseprepararonmezclascon-teniendocurcuminayciclodextrina.Paracadamezcla semantuvo la concentración final decurcumina de 0,001M (hallada experimental-mentecomolaconcentraciónalacualsaturaelcoloranteenunasoluciónETOH:H2O),atravésdeunasoluciónmadredecurcumina0,005M,yseagregaroncantidadesdesoluciónmadredeciclodextrina(0,02M)paraproveerconcen-traciones en el rango de 0mM – 10mM. Seenrasóaunvolumende10mLconlaadicióndeunasoluciónETOH:H2O(20:80).Seutiliza-ronfrascosámbarde20mLdevolumen,paraprotegerlasmezclasdelaluz,dadoqueesunfactorqueafectalaestabilidaddelacurcumi-na9.Acada frascose le introdujounagitadormagnéticoy fueron luegosumergidosenunabañodeaguaa50°C,yagitadosenunaplan-chadecalentamiento.Transcurridas48horas,sefiltrarondichasmezclas,yelsobrenadanteresultantedecadamezclasepreparóparasulecturaespectrofotométricaa425nm.

Para determinar la constante de formaciónaparenteseutilizóelmodelomatemáticopro-puestoporBenesi-Hildebrand10.

Obtención del complejo de inclusión

Los complejos de inclusión curcumina-βCDycurcumina-γCDfueronobtenidosutilizandolosmétodosdemezclafísicaycoprecipitación.ElmétododemezclafísicafuereportadoporEs-pinoza&Hernández11.Elmétododecoprecipi-taciónfuedescritoporWaleczeketal6.

Caracterización de complejos

Calorimetríadiferencialdebarrido(DSC)

Se utilizó un equipo DSC Q200 V24.2 Build107. InstrSerial 0200-1763, en el rango detemperatura20°C-400°C,temperatura del sis-tema25°C,gasdepurgaN2,yunarampade

temperaturade10°C/minhasta300°C,conunportamuestrasdealuminiode5mmx3mm.

Resultados y discusión

Efecto de la concentración y tipo de solven-te sobre la absorción de la curcumina

Lafigura1muestralaabsorbanciafrentealalongituddeondaparalacurcumina,enpresen-ciadediferentesconcentracionesdeetanol.

Seobservaen la figura1undesplazamientobatocrómico con efecto hipercrómico, al au-mentar la concentración de solvente, hastaunadeterminadaconcentración(50%),dondeempiezaaverseundesplazamientohipsocró-micoconefectohipocrómico,hastavaloresdeconcentracióndel90%,yfinalmentevuelveapresentarse desplazamiento batocrómico conefectohipercrómicoenconcentracionescerca-nasal100%(solventeensuformacomercial).

Enlafigura2seevidenciaunatendencialevededesplazamientobatocrómicoconefectohi-percrómico,conelaumentodelaconcentraciónde solvente, hasta concentraciones cercanasal90%,apartirdelcualsepresentadesplaza-miento hipsocrómico con efecto hipocrómico,hastavaloresdeconcentracionescercanasal100%(solventeensuformacomercial).

En la figura3 seobservaundesplazamientobatocrómico con efecto hipercrómico, con elaumentodelaconcentracióndesolvente,has-ta concentraciones cercanas al 90%, a partirdelcualsepresentadesplazamientohipsocró-micoconefectohipocrómico,hastavaloresdeconcentraciones cercanas al 100% (solventeensuformacomercial).

Porsulado,enlafigura4seobservaunaten-dencia leve de desplazamiento batocrómicoconefectohipercrómico,conelaumentodelaconcentracióndesolvente,hastaconcentracio-nescercanasal50%,apartirdelcualsepre-sentadesplazamientohipsocrómicoconefectohipocrómico,hastavaloresdeconcentracionescercanas al 100% (solvente en su forma co-mercial).


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Figura 1. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina a diferentes concentraciones de etanol

Figura 3. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina a diferentes concentraciones de lactato de etilo

Figura 2. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina a diferentes concentraciones de acetona


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Figura 4. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina a diferentes concentraciones de etilenglicol

Figura 6. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina en presencia de agua

Figura 5. Absorbancia frente a longitud de onda para la curcumina a diferentes concentraciones de propilenglicol


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Similarmentequeenelcasodeletilenglicol,enlafigura5seevidenciaunatendencialevededesplazamientobatocrómicoconefectohiper-crómico, conel aumento de la concentraciónde solvente, hasta concentraciones cercanasal90%,apartirdelcualsepresentadesplaza-miento hipsocrómico con efecto hipocrómico,hastavaloresdeconcentracionescercanasal100%(solventeensuformacomercial).

En la figura6, seobservaque la longituddeondaalacualsepresentalamayorabsorban-ciadelacurcuminaes430nm.

Engeneral,semuestraunatendenciaaldes-plazamientobatocrómicoconefectohipercró-mico,conelaumentodelaconcentracióndelsolvente, hasta una determinada concentra-ción,apartirdelacualseempiezaaobservarunefectohipocrómico.Losvaloresdeabsor-banciamáxima sepresentaronenuna rangode420-430nmparatodoslossolventesorgá-nicos,locualescoherenteconloreportadoporotros autores12.

Determinación de la constante de forma-ción aparente

El diagrama de solubilidad de fases para lacurcumina en presencia de ciclodextrinas seobtuvo utilizando el modelo matemático pro-puestoporBenesi–Hildebrand10mediante laecuación:

(1)

Donde:A0:absorbanciadelamuestraenausenciadeciclodextrinaA:absorbanciadelamuestra(medidaluegode48horas)A∞:absorbanciadelamuestraenelequilibrio[CD]: concentración de ciclodextrina (βCD yγCD)K1:constantedeformaciónUnarepresentaciónde contra deberíadarnosunalínearectaenelcasoquelaeste-quiometríafuera1:1.

Enlatabla1seresumenlosvalorescalculadosde y de.

En lafigura7semuestraunarepresentacióngráfica deEn lafigura7semuestraunarepresentación

contra para los complejoscurcumina: γCD, y curcumina: βCD. Para elcasodelaβCD,segraficansolo5puntos,puessonestos losquemuestranuna tendencia li-neal.Enlosdemáspuntoselcomportamientoesdesaturación,presentándoseunpuntodemáximo.

Si en vez de asumir una estequiometría 1:1,sesuponeunaestequiometría1:2,larepresen-tación de contra deberíadarnosunalínearecta.

Losvaloresde contra calculados a partir de los datos experimentales obtenidos,estánrecogidosenlatabla2yrepresentadosenlafigura2.

Lafigura8muestraunarepresentacióngráficade contra paraloscomplejoscurcumi-na:γCDycurcumina:βCD.

Las figuras 7 y 8 nosmuestran que, aunqueenamboscasoslosdatosseajustanaunalí-nea recta, lafigura7muestraun r2paraam-bas ciclodextrinas, superior que para el casodelafigura8,dondesemuestraunaestequio-metría1:2.Por lo tanto,sedeterminaque laβ-ciclodextrina(β-CD)reaccionaconcurcumi-naparaformaruncomplejoanfitrión-huésped1:1, y la γ-ciclodextrina (γ-CD) reaccionaconcurcumina para formar un complejo anfitrión-huésped1:1.

Mediantelarepresentacióndelosdatosexpe-rimentales según elmétodo deBenesi-Hilde-brand,esposible,asimismo,efectuarelcálculodelaconstantedeformacióndelcomplejoenestudio, una vez determinada la estequiome-tría.

Enestecaso,enquelaestequiometríaes1:1,a partir de la representación gráfica de frentea ,ytenienedoencuentalaecuación(1),laordenadaenelorigennosdaríaelvalorde yKpodríaserestimadacomolaor-denada en el origen dividida por la pendiente delarecta.


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Tabla 1. Método de Benesi – Hildebrand para una estequiometría 1:1 de los complejos curcumina: γCD y curcumina: βCD

2000,00 0,662 2000,00 5,4791666,67 0,653 1666,67 2,5871538,46 0,642 1538,46 1,5951428,57 0,632 1428,57 1,0121333,33 0,626 1333,33 0,8851250,00 0,617 1250,00 0,6281176,47 0,609 1176,47 0,5931111,11 0,606 1111,11 0,5861052,63 0,600 1052,63 0,5521000,00 0,594 1000,00 0,536

Figura 7. Método de Benesi – Hildebrand para una estequiometría 1:1 de los complejos curcumina:γCD y curcumina: βCD

Tabla 2. Método de Benesi – Hildebrand para una estequiometría 1:2 de los complejos curcumina:γCD y curcumina: βCD

4,00E+06 0,662 4,00E+06 5,4792,78E+06 0,653 2,78E+06 2,5872,37E+06 0,642 2,37E+06 1,5952,04E+06 0,632 2,04E+06 1,0121,78E+06 0,626 1,78E+06 0,8851,56E+06 0,617 1,56E+06 0,6281,38E+06 0,609 1,38E+06 0,5931,23E+06 0,606 1,23E+06 0,5861,11E+06 0,600 1,11E+06 0,5521,00E+06 0,594 1,00E+06 0,536


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Enlatabla3serecogenlasecuacionesdelasrectas obtenidas al suponer estequiometría1:1.

Losvaloresobtenidosporestemétodosere-sumenenlatabla4.

Deloanteriorseconcluyequelaβ-ciclodextrina(β-CD)reaccionaconcurcuminaparaformaruncomplejoanfitrión-huésped1:1conunaconstan-tedeformaciónaparentede5,00x102mol/L,locualestádeacuerdoconSwaroopetal.(2007), ylaγ-ciclodextrina(γ-CD)reaccionaconcurcu-minaparaformaruncomplejoanfitrión-huésped1:1 con una constante de formación aparentede7,51x103mol/L.DelosvaloresanterioresesclaroquelaγCDpresentaunainteracciónmásfuerte,debidoasuestructura(compuestapor8unidadesdeglucosa),locuallepermiteformarmásenlacesconlacurcumina,yquedarencap-sulada,mayorcantidad.

Obtención y caracterización de complejos de inclusión

DSCesunaherramientamuyútilpararecogerinformación cualitativa sobre el estado físico-químico de huéspedes en un complejo en elquelasinteraccionesanfitrión-huéspedtienenlugar13.Laformacióndelcomplejoconunamo-léculahuéspedpuederesultarenlacompletadesaparicióndelpicoendotérmicoodesplaza-mientodepicoalasotrastemperaturasquein-dicanloscambiosenlaredcristalina,puntodefusión,puntosdeebulliciónodesublimación.Los termogramas para la curcumina, βCD,γCD,mezclafísicaycomplejosporcoprecipi-taciónsemuestranenlasfigura9.

Lafigura9(a)muestraeltermogramadiferen-cialparalacurcumina,lacualnopresentatran-sicionessignificativasalolargodelciclotérmi-coalquefuesometida.

Tabla 3. Ecuaciones de las rectas para los complejos formados

Complejo Ecuación de la recta r2

Curcumina:γCD y=7E-05x+0,526 0,962Curcumina:βCD y=3,58E-04x+0,179 0,971

Tabla 4. Constante de formación hallada por el método de Benesi - Hildebrand

Complejo K (M)Curcumina:γCD 7,51x103

Curcumina:βCD 5,00x102

Figura 8. Método de Benesi – Hildebrand para una estequiometría 1:2 de los complejos curcumina: γCD y curcumina: βCD


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Figura 9. Análisis de DSC para (a) Curcumina, (b) βCD, (c) γCD, (d) Complejo coprecipitación curcumina:βCD, (e) Complejo coprecipitación curcumina:γCD, (f)

Complejo mezcla física curcumina:βCD, (g) Complejo mezcla física curcumina:γCD

EltermogramadiferencialparalaβCD(Figura9(b))presentauna transiciónendotérmica inicialaunatemperaturade92.43ºC,conunaentalpiaasociadade453.3J/g,yunatransiciónendotérmicaaunatemperaturade220.45ºCconunaentalpiaasocia-dade1.574J/g,ambosacausadelapérdidadeaguadelaciclodextrinaensuredcristalina.

Porsuparte,eltermogramadiferencialparalaγCD(figura9(c))muestraunatransiciónendo-térmica inicialauna temperaturade74.33ºC,conunaentalpiaasociadade290.9J/g,ydegranamplitud,acausadelapérdidadeagua;porúltimo,sepresentaunaposibletransiciónendotérmicaaunatemperaturade293.55ºC.

En la figura 9(d) se muestra el termogramaparaelcomplejocurcumina:βCDporelméto-dodecoprecipitaciónlacualpresentaunatran-siciónendotérmicainicialaunatemperaturade79.78ºC,conunaentalpiaasociadade195.0J/g, y, posteriormente, se presenta transiciónendotérmicaauna temperaturade195.36ºCconunaentalpiaasociadade2.697J/g, indi-candoeldesplazamientodelospicosdetransi-ción,conrespectoaltermogramamostradoenlafigura9(b)paralaβCD,yporconsiguientelaformacióndelcomplejoenmención.

Enlafigura9(e)semuestraeltermogramaob-tenidoparaelcomplejocurcumina:γCDporelmétododecoprecipitación,conunatransiciónendotérmica a una temperatura de 65.11ºC,

conunaentalpiaasociadade166.0J/g, indi-candonuevamenteundesplazamientodelpicoendotérmicoa74.33°C,ylacompletadesapa-ricióndelpicoendotérmicoalatemperaturade293.55°C,conlacualseconcluyequesepre-sentólaformacióndedichocomplejo.

Eltermogramaparaelcomplejocurcumina:βCDporelmétododemezclafísicaapareceenlafigu-ra9(f)14,mostrandoellevedesplazamientodelospicosendotérmicos,ylaaparicióndeunpicoexo-térmico,acausadeladegradaciónycambioenlaestructuradelaciclodextrina,locualdemuestralaformacióndelcomplejomencionado.

Finalmente,lafigura9(g)muestraeltermogra-madiferencial generadoapartir de la forma-ción del complejo curcumina: γCD, indicandoun levedesplazamientodel picoendotérmicoparalaγCDylaaparicióndeunpicodefusiónsuave,acausadelcambioenlaestructuradelaγCD,ylapérdidadeaguadelaredcristalina,locualpermiteconcluirquesepresentóforma-cióndelcomplejo,locualestádeacuerdoconKrishnaetal(2012).Esposiblequeelmétododecoprecipitación tengamayorcapacidaddeencapsulación,locualsedebecorroborarconunestudiocuantitativo.

Conclusiones

Seencontróquelacurcuminaformacomplejosde inclusión con βCD y γCDen solución. La


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solubilidad de la curcumina, en presencia deβCDyγCD,hamostradosermásefectivaenlasegunda.Laasociacióndeambasciclodex-trinasesde1:1, indicandoqueesmásfuerteconγCD,debidoasuestructura (8unidadesdeglucosa).LosresultadosdeDSCmuestranqueloscomplejosdeinclusiónpormezclafísi-ca y coprecipitación se formaron.Sin embar-go,paraefectosdesolubilidad,esmás reco-mendableutilizarelmétododecoprecipitación,dadoquehayunaprehidratación.

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