Evaluación del Efecto Insecticida del Extracto de
Cinnamomum verum
, sobre
Adultos de la Especie
Musca domestica
en Condiciones de Laboratorio
Albert D. Suarez Gamarra y Claudia M. García Matallana Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Nota del autor: Trabajo de Grado bajo la modalidad de Investigación como requisito para optar por el título de Tecnólogo en Saneamiento Ambiental
Director: Msc. Diego T. Corradine Mora Asesora: Sonia Y. Rodríguez Clavijo
Albert D. Suarez Gamarra y Claudia M. García Matallana, Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales, Tecnología en Saneamiento Ambiental,
Universidad Distrital Francisco José de Caldas Cl. 52 Sur #93d-39, Bogotá d.c.
2019
NOTA DE ACEPTACIÓN
___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________
___________________________ JURADO
___________________________ JURADO
DEDICATORÍA
Con gran afecto dedico la culminación de este proyecto a mi familia, a nuestra voluntad terca de esfuerzo, empeño y añoranza, la cual, a paso firme en el sendero compartido de mi alma mater, ha sabido cimentar la confianza próxima del mañana en un gran anhelo…“la construcción de un mejor mundo se logra a través del constante progreso humano, lo que a su vez se traduce en una reflexiva arquitectura de sí mismo y una observación plena y constante de nuestro entorno”, que la ciencia, la comprensión, la curiosidad, el entendimiento y la razón sean estandartes de cada hombre dispuesto a luchar por un mejor mundo.
Albert D. Suarez Gamarra
En la intimidad de este proyecto se encuentran trazadas las memorias de un sin fin de personas a las que dedicó gran parte de la realización de este proyecto, junto con ellas, a la paciencia y a la perseverancia las cuales nos reencontraron en todo momento con la fortuna del aprendizaje del error que fue cimiento primordial para la culminación de este gran propósito.
AGRADECÍMIENTOS
CONTENIDO
RESUMEN XII
ABSTRACT XIII
INTRODUCCIÓN 15
1. JUSTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 17
2. ESTADO DEL ARTE 20
3. OBJETIVOS 25
3.1 Objetivo General: 25
3.2 Objetivos Específicos: 25
4. MARCO TEÓRICO 26
4.1. Contexto “pesticidas” 26
4.2. Mosca doméstica (Musca domestica L.) 29
4.2.1. Incidencia de la M. domestica en la salud pública 30
4.2.2. Ciclo de vida 31
4.2.3. Morfología 32
4.3. Control vectorial de M. domestica 34
4.3.1. Métodos mecánicos 35
4.3.2. Control Químico 36
4.3.3. Control Biológico 37
4.4.1. Aceites esenciales 38
4.4.2. Cinnamomun verum, J.S. Presl 38
4.5. Aceite esencial de C. verum 41
4.5.1. Cinamaldehido 42
4.5.2. Dilución acuosa de extracto de canela. 43
4.6. Relleno Sanitario Doña Juana y Mochuelo Alto 44
5. MÉTODO 45
5.1. Actividades preparación 46
5.1.1. Construcción de Jaulas 46
5.1.2. Lugar de Captura y Obtención de Especímenes 47
5.1.3. Cuidado, condiciones de laboratorio y mortalidad natural 48
5.2. Obtención del extracto (C. verum) 50
5.2.1. Adquisición del insumo y condiciones: 50
5.2.2. Elaboración de capsulas de extracción y extracción Soxhlet: 50
5.2.3. Cálculo de eficiencia en la extracción 52
5.3. Bioensayos en laboratorio 52
5.3.1. Actividades Preliminares: 52
5.3.2. Características del método de aplicación 53
5.3.3. Desarrollo de los bioensayos 54
5.4. Manejo de datos 57
5.4.1. Corrección de mortalidad promedio y porcentaje 57
5.4.2. Diagrama de caja y bigotes 57
5.4.3. Mortalidad corregida por Abbot 58
5.4.4. Análisis de varianza (ANOVA) 59
5.4.5. Método Tukey (comparaciones múltiples) 60
5.4.6. Regresión o modelo estadístico, Concentraciones y Tiempos letales 61
6. RESULTADOS 62
6.1. Corrección de mortalidad promedio y porcentaje 63
6.2. Análisis de datos – Diagrama de caja y bigotes 64
6.3. Corrección de mortalidad por Abbot 66
6.4.1. Método Tukey (comparaciones múltiples): 69
6.5. Regresión Sigmoidal y concentraciones letales 50 y 90 70
7. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 73
8. CONCLUSIONES 80
9. RECOMENDACIONES 82
10. BIBLIOGRAFÍA 84
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Distribución mundial de la especie M. domestica (2007-2019). ... 30
Figura 2. Etapas de desarrollo de la mosca doméstica. ... 32
Figura 3.Morfología de un individuo adulto de mosca doméstica. ... 33
Figura 4. Trampa de viscosa usada para el control de individuos adultos de M. domestica. .. 36
Figura 5. Cinnamomum verum. ... 40
Figura 6. Presentaciones comerciales del Cinnamomum verum... 40
Figura 7. Cinamaldehido. ... 42
Figura 8. Puente de hidrógeno formado entre una molécula de agua y un Aldehído cetona. .. 43
Figura 9. Problemática vectorial en Mochuelo Alto. ... 44
Figura 10. Método experimental de evaluación. ... 45
Figura 11. Presencia y captura de M. domestica. ... 48
Figura 12. Equipos de extracción. ... 51
Figura 13. Diagrama de actividades preliminares a los bioensayos. ... 53
Figura 14. Jaulas de bioensayo con extracto. ... 54
Figura 15. Diagrama desarrollo de los bioensayos. ... 55
Figura 16. Concentraciones de extracto diluido en ppm. ... 55
Figura 17. Registro de datos. ... 56
Figura 18. Cuartiles, mínimo y máximo en el diagrama de cajas y bigotes. ... 57
Figura 19. Porcentaje de eficacia en mortalidad. ... 58
Figura 21. Diagrama de Caja y Bigotes con porcentaje de la mortalidad causada por
concentración. ... 65
Figura 22. Mortalidad corregida con Abbot por concentración. ... 67
Figura 23. Modelo de Regresión Richards. ... 71
LISTA DE TABLAS
TABLA 1. Clasificación Taxonómica de la M. domestica. ... 29
Tabla 2. Taxonomía de Cinnamomum verum. ... 39
Tabla 3. Principales compuestos químicos del aceite esencial de C. verum. ... 42
Tabla 4. Datos Generales de la zona de captura de M. domestica. ... 47
Tabla 5. Registro de mortalidad natural en condiciones de laboratorio. ... 49
Tabla 6. Eficiencia en la extracción de aceites esenciales. ... 52
Tabla 7. Cantidad de extracto diluido necesario para la aspersión de una jaula bioensayo. .... 54
Tabla 8. Mortalidad del etanol al 96% y control. ... 63
Tabla 9. Análisis de varianza – ANOVA. ... 68
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1. Niveles de resistencia a organofosforados, piretroides y nuevos químicos,
presentados por 5 poblaciones de M. domestica. ... 94
Anexo 2. Biomagnificación del DDT en fuentes abióticas y bióticas relacionadas con la cadena alimentaria de la gaviota. ... 94
Anexo 3. Control biológico de la Spalangia sobre el ciclo de vida de la M. domestica. ... 95
Anexo 4. Distribución mundial del Cinnamomum verum. ... 95
Anexo 5. Tipos de Jaulas y características. ... 96
Anexo 6. Radio de influencia del Relleno Sanitario Doña Juana. ... 97
Anexo 7. Mapa conceptual “extracción de aceite esencial por método Soxhlet”. ... 98
Anexo 8. Bioensayos de control “Agua”. ... 98
Anexo 9. Bioensayos Etanol al 96%. ... 99
Anexo 10. Bioensayos extracto preparado al 40%-400ppm. ... 99
Anexo 11 . Bioensayos extracto preparado al 60%-600ppm. ... 99
Anexo 12. Bioensayos extracto preparado al 65%-650ppm. ... 100
Anexo 13. Bioensayos extracto preparado al 70%-700ppm. ... 100
Anexo 14. Bioensayos extracto preparado al 75%-750ppm. ... 100
Anexo 15. Bioensayos extracto preparado al 80%-800ppm. ... 101
Anexo 16. Bioensayos extracto preparado al 100%-1000ppm. ... 101
Anexo 17. Mortalidad de extracto preparado corregida con Abbot. ... 101
RESUMEN
mayor al 90% a partir de los 650ppm. Las CL50 y CL90 obtenidas por regresión sigmoidal fueron “518.94 ppm y 640.71ppm” respectivamente; el TL50 se registró a las “12 h – 600 ppm” y TL90 a las “48 h – 650 ppm”. Se concluyó que el extracto acuoso de C. verum presenta características tóxicas agudas para los adultos de M. domestica, no obstante, el extracto de C. verum consigue generar mayores eficiencias cuando es diluido en sustancias que estimulan procesos de emulsificación.
Palabras clave: salud pública, plaga, insecticida, insecticida botánico, control vectorial, concentración
letal, tiempo letal, bioensayos, mortalidad, emulsificación.
ABSTRACT
such as the calculation of natural death of flies in the laboratory, the calculation of efficiency in the extraction of essential oils, etc. All in order to guarantee a correct execution of the experimental design through the bioassays. The bioassays were developed in glass cages with 10 individuals without differing sex or age, the extract was applied by spraying, mortality was recorded in 1, 2, 6, 12, 24 and 48 h time intervals for treatments control with 96% ethanol and water and seven concentrations of aqueous extract of cinnamon v / v "400, 600, 650, 700, 750, 800, 1000 ppm", each treatment had 6 replications. All the evaluated concentrations showed mortality on the flies during the first hour of registration, finding a mortality higher than 90% from 650ppm. The LC50 and CL90 obtained by sigmoidal regression were "518.94 ppm and 640.71ppm" respectively; the TL50 was recorded at "12 h - 600 ppm" and TL 90 at "48 h - 650 ppm". It was concluded that the aqueous extract of C. verum presents acute toxic characteristics for the adults of M. domestica, nevertheless, the extract of C. verum manages to generate greater efficiencies when it is diluted in substances that stimulate emulsification processes.
INTRODUCCIÓN
Las alternativas actuales para el control de la mosca doméstica (Musca domestica L.) están dirigidas a ser en su mayoría sintéticas o mecánicas por instalación de rejillas, disposición de diferentes trampas para su inmovilización a través de un buen manejo de residuos sólidos. Sin embargo, cuando se produce una acumulación de estos últimos, es inevitable el uso de insecticidas sintéticos debido a la magnitud del problema. El uso desmedido de estos insecticidas ha traído consigo secuelas nocivas desde la segunda mitad del siglo XX, especialmente al medio ambiente y la salud humana, forzando a las empresas agroquímicas a reducir y/o evitar el uso de sus “arsenales químicos” y estimular la búsqueda de alternativas (Benelli et al., 2018).
Queriendo hacer parte de la búsqueda de diferentes métodos para el control de plagas, se evaluó el efecto insecticida de la C. verum en los individuos adultos de la especie M. domestica en condiciones controladas de laboratorio. Para ello se valoró el efecto insecticida del extracto acuoso a 400 ppm, 600 ppm, 650 ppm, 700 ppm, 750 ppm, 800 ppm y 1000 ppm para posteriormente determinar las concentraciones y tiempos letales 50 y 90.
diluciones de canela en diferentes porcentajes, junto con controles o blancos utilizando agua y etanol al 96% para la obtención de datos de la mortalidad promedio generada y su posterior manejo.
El capítulo de “Resultados” expuesto en las páginas de la 56 a la 66, se compone de los cálculos de las mortalidades promedio, la corrección de estas por Abbot, junto con el uso de distintas herramientas estadísticas como el diagrama de caja y bigotes, Análisis de Varianza ANOVA y método Tukey. El análisis ANOVA definió a la hipótesis alternativa (H1) “por lo menos un par de los promedios de las mortalidades presentan diferencias estadísticamente significativas según las concentraciones de extracto diluido” como la interpretación que mejor describía el comportamiento de los datos obtenidos. Posteriormente el método Tukey complemento el análisis al conseguir definir la aceptación de la hipótesis alternativa sólo para las concentraciones de extracto acuoso de canela inferior o iguales a 700 ppm. La regresión permitió definir una letalidad del 50% para los individuos sometidos a bioensayos con 518.94 ppm de concentración de extracto (CL50) y un 90% de letalidad (CL90) para la concentración de extracto acuoso de 640.71 ppm, el registro de mortalidad también permitió definir unos tiempos letales de TL50 (24 h) para una concentración de 600 ppm y un TL90 de (48 h) para una concentración de 650 ppm.
1. JUSTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La especie Musca domestica L., es un insecto volador cosmopolita de características sinantrópicas. Su ciclo de vida abarca generalmente un período entre 20 a 60 días. Es una especie que puede presentar con facilidad un crecimiento poblacional acelerado; consigue alcanzar la madurez sexual en 10 días y la hembra puede colocar de entre 100 a 150 huevos. Su comportamiento poco higiénico relacionado con su proceso de oviposición y/o alimentación con materia fecal, y todo tipo de material húmedo putrefacto, hacen que la M. domestica mantenga un acercamiento constante con patógenos (Villegas, 2017).
Se le considera un “vector mecánico” ya que los patógenos pueden adherirse a sus vellos corporales o tubo digestivo y ser transportados a alimentos en donde posteriormente entran en contacto con el ser humano. Enfermedades como la fiebre tifoidea, el cólera, la tuleramia, la tuberculosis, la disentería, la oncocercosis y gran variedad de enfermedades diarreico-agudas “EDA” (Jacobs, 2013) forman parte del compendio de enfermedades vectoriales que este insecto puede transmitir.
y agua potable, contribuyen al aumento y permanencia de estas enfermedades en el territorio (Padilla et al., 2017).
Las técnicas más comunes para disminuir la población de M. domestica se remiten al uso de trampas adherentes y eléctricas. Cuando hay una alta invasión del insecto, los métodos de control se centran en el uso de insecticidas sintéticos. Según cifras del Banco Mundial, para el año 2010, Colombia se posicionó como uno de los países con mayor consumo de plaguicidas, consumiendo más de 48.000 toneladas anuales (Superintendencia de industria y comercio, 2013).
El uso de insecticidas sintéticos ha contribuido a la disminución sustancial de las enfermedades vectoriales en todo el mundo. Características como su amplio espectro y poder residual han otorgado la posibilidad de controlar simultáneamente más de una especie de insecto y patógeno. No obstante, las contribuciones de los pesticidas en el área de la salud tienden a ver se opacadas debido a sus repercusiones en sectores ambientales y sanitarios. Contactos directos o indirectos con seres humanos a través del tacto o la ingesta de alimentos contaminados por estas sustancias, producen enfermedades en la piel, desarrollo de cáncer, enfermedades neurológicas (Fait et al. 2004), intoxicaciones crónicas y auto envenenamiento (OMS, 2016). Remanentes residuales de insecticidas en el suelo, contaminan producciones de café, fresa, papa, remolacha, etc. Pequeñas cantidades de insecticidas que llegan por escorrentía a fuentes hídricas intervienen en cadenas tróficas (Hidalgo, 1986). Restos de estos tóxicos en el ambiente disminuyen también la población de enemigos naturales de la M. domestica.
tóxicas en los insecticidas o impulsa la búsqueda de nuevas sustancias capaces de generar mortalidad.
Los aceites esenciales, mezclas complejas que se originan del metabolismo secundario de las plantas (Regina, 2011) son una alternativa de control vectorial que cumple con la eficiencia de mortalidad en el vector y presenta una baja toxicidad al entrar en contacto con seres humanos y otros vertebrados. También presentan la característica de no persistir en agua y suelos. Los aceites esenciales presentan rangos de vida media que oscilan entre las treinta y cuarenta horas, con una degradación completa a las cincuenta horas (Misra et al.1997).
La familia Laurácea ha demostrado a través de diferentes estudios relacionados con sus aceites esenciales una gran variedad de actividades biológicas (Rincón, 2014). Es el caso de la especie Cinnamomum Verum J. conocida como canela, la cual ha demostrado funcionar como antimicrobiano, fungicida e insecticida de especies como Rhizoctonia solani J. Sclerotinia sclerotiorum B., Verticillium tenerum N., Culex quinquefasciatus S., Aedes aegypti L., etc. (Benelli et al., 2018, Chansang et al., 2018).
2. ESTADO DEL ARTE
La M. domestica presenta una alta capacidad para desarrollar resistencias, convirtiéndola en un insecto con un alto grado de complejidad para su control vectorial (Schlapbach, 2007). Cuando la invasión de M. domestica es de bajas proporciones, se tienden a implementar diferentes métodos culturales y mecánicos.
Los métodos culturales consisten en la manipulación de factores abióticos que pueden estimular el desarrollo acelerado del insecto, actividades como la limpieza de espacios y la correcta manipulación de residuos sólidos forman parte de este método. Los controles mecánicos corresponden al uso de trampas viscosas, de luz ultravioleta, cubónicas con cebos, entre otros. Se habla de una alta invasión, en el momento en que la implementación de estos métodos no es suficiente para disminuir la población de M. domestica; bajo estas características se adopta el uso de los métodos químicos y biológicos. Dentro de los métodos químicos se pueden encontrar tóxicos físicos, respiratorios, neurotóxicos, reguladores de crecimiento, de comportamiento e inhibidores (Villegas, 2017). Su presentación en el mercado es variada, hay aerosoles, líquidos, cebos con sustancias químicas o pulverizados de posterior dilución. El método de aplicación más usado es el de aspersión sobre superficies o directamente sobre los individuos.
(Villegas, 2017, Geden, 2012). Como se evidenció anteriormente, existen gran variedad de sustancias químicas para el control de M. domestica, sin embargo, la disminución de su letalidad y su eficiencia fueron ratificados por investigaciones como la de Varzandeh et al. (1954). Este fue uno de los primeros registros en donde se evidencia la resistencia en la M. domestica al famoso insecticida Dicloro difenil tricloroetano – DDT.
Situaciones similares han sido evidenciadas en los últimos años para los organofosfatos, carbamatos e insecticidas piretroides (Boxler 1983, Plapp, 1984, Scott et al. 1986). Un estudio más reciente elaborado por Abbas et al. (2015) muestra una evaluación insecticida de 12 compuestos usados frecuentemente sobre la M. domestica. Cada compuesto se evaluó sobre 6 poblaciones diferentes de M. domestica. Todas las poblaciones evaluadas con Chlor, Triazo, Cyper, Bifen, Lambda, Spino e Indoxa, presentaron un grado de resistencia al producto. La tabla de resultados correspondiente a esta investigación se puede observar con detenimiento en el Anexo 1.
Actualmente, no solo el desarrollo de resistencias es una preocupación para el control químico, pues este método empleado desde mediados del siglo XX ha sido el responsable de la contaminación de acuíferos, alimentos, suelos, etc. si no que ha interferido en procesos ecológicos, al punto de obstruir ciclos biogeoquímicos y contribuir sustancialmente a la disminución masiva de aves entre otros organismos (March, 2014). Se han encontrado también repercusiones sobre la salud humana, pues ha acelerado el desarrollo de cáncer he intoxicaciones. Al ser sustancias con alto grado de acumulación su permanencia en organismos ha llegado a tal punto de encontrarse trazas de estas sustancias en leche materna humana (Sanz G., 2015). Pese a todo ello, el uso de insecticidas sigue siendo el método que presenta mayor uso para el control vectorial.
Organización Panamericana de la Salud – OPS, entre otros desarrollan constantemente investigaciones relacionadas con enfermedades vectoriales e insecticidas, con el fin de dar bases científicas a normativas, manuales o guías que fundamenten el control de los pesticidas. Para el caso específico de la M. domestica, no existe un protocolo de control vectorial, ni tampoco un manual de evaluación de sustancias químicas propensas a funcionar como insecticidas para esta especie. Sin embargo, existen documentos como el publicado y traducido por la Organización Panamericana de la Salud (1962) donde se realizan descripciones generales de las especies de moscas más importantes para la salud pública.
Algunas normativas y/o documentos como los “Objetivos del desarrollo sostenible” o la “Respuesta Mundial para el Control de Vectores 2017-2030” enfatizan en la disminución de la dependencia al uso de productos químicos de alto riesgo para el control vectorial, razón por la cual impulsan la investigación e implementación de métodos de control biológico (OMS, 2017). Los métodos de control biológico emplean enemigos naturales para controlar las plagas. Para la M. domestica se han registrado una gran variedad de organismos que cumplen con esta finalidad. Avispas parasitoides como la Spalangia sp., se reproduce a expensas de la M. domestica y es inocua para el hombre. Nemátodos entomopatógenos como Steinernema st. y Heterorhabditis p., son virulentos para las larvas de mosca. Hongos como el Entomophthora muscae Cohn son importantes para la regulación natural del insecto vector (Geden, 2012). Escarabajos y ácaros de las familias Histerid y Macrochelidae se alimentan vorazmente de huevos de mosca y larvas (Geden, 1990).
Dentro del control biológico también se incluye el control vectorial a través de sustancias de origen natural. Los aceites esenciales, por ejemplo, son mezclas complejas originarias del metabolismo secundario de las plantas. Se caracterizan por tener una toxicidad muy baja para los humanos y otros vertebrados, además se descomponen en pocas horas después de aplicados (Misra et al. 1997).
Plantas como Eucalyptus L. (Eucalipto), Syzygium aromaticum L. (clavo de olor), Citrus aurantium L. (Naranja), Mentha L. (menta) y Ocimum basilicum L. (Albahaca) han presentado efectos insecticidas sobre especies de insectos como: Mosquitos Aedes aegypti L. y Culex quinquefasciatus S. (Chansang et al., 2018, Benelli et al., 2018), gorgojos de tipo Sitophilus granarius L. (Plata-Rueda et al., 2018), moscas de la especie Haematobia irritans L., Stomoxys acalcitrans L. y Sarcophaga Carnaria, (Boito et al., 2018, Prieto B. et al. 2015).
Algunos estudios ya han relacionado directamente los aceites esenciales de Cinnamomum verum como un método de control vectorial para la M. domestica. Estudios como los elaborados por Benelli et al. (2018), Plata-Rueda et al. (2018) y Boito et al. (2018) han evidenciado el efecto insecticida de la C. verum, con diferentes valores reportados de eficiencia sobre la M. domestica. Similitudes metodológicas como la dilución del extracto en acetona y etanol y la aplicación de la sustancia a los organismos por método tópico, son frecuentes. Mientras que el mecanismo para la obtención del extracto, los análisis del efecto agudo y subletal, el potenciamiento con técnicas de emulsión y la obtención de tiempos letales son diferencias notorias en el diseño experimental de cada investigación.
3. OBJETIVOS
3.1Objetivo General:
Evaluar el efecto insecticida del extracto de Cinnamomum verum (Canela) en la especie Musca domestica en estadio adulto bajo condiciones de laboratorio.
3.2Objetivos Específicos:
1. Evaluar el efecto insecticida del aceite esencial de Cinnamomum verum en dilución acuosa a concentraciones volumen /volumen de 40%, 60%, 70%, 80%, 100%.
2. Determinar las concentraciones letales de LC 50 y LC 90 del extracto de Cinnamomum verum sobre adultos de la especie Musca domestica.
4. MARCO TEÓRICO
4.1. Contexto “pesticidas”
El desarrollo exponencial de la industria química durante inicios y mediados del siglo XX impulsó la producción de pesticidas en la economía mundial. La acción residual “perdurabilidad de 2 a 15 años luego de su aplicación” y su amplio espectro “acción insecticida sobre una amplia gama de organismos” (ATSDR 2002) fueron las principales características para fomentar su uso. A través de los insecticidas el control vectorial logró desplegar programas eficaces y económicos para combatir las enfermedades transmitidas por vectores (OMS, 1982).
El DDT es el compuesto de insecticidas que tuvo mayor producción en el siglo pasado. Fue reportado por primera vez en 1874 por el químico austríaco Othmar Zeidler en la Universidad de Estrasburgo. Su implementación en el control vectorial se logró hasta el año 1939 cuando el químico suizo Paul Hermann Müller descubrió las propiedades insecticidas del compuesto. Paul Hermann Müller recibió en 1948 el Premio Nobel en Medicina por “su descubrimiento de la alta eficiencia del DDT como un veneno de contacto contra varios artrópodos” (Gamboa F., 2016). Años después en 1962 la bióloga marina estadounidense Rachel Carson publicó el libro “La Primavera Silenciosa”, en donde denuncia una gran variedad de efectos dañinos en los ecosistemas por la presencia de sustancias químicas como el DDT (Gamboa F., 2016). La influencia del libro fue capaz de impulsar una gran cantidad de movimientos ecologistas que se dieron posteriormente a la muerte de Carson. Estos movimientos ecologistas entraron en contacto con el suceso histórico conocido como “Revolución Verde”.
de los 70’s y 80’s (March, 2014). Este suceso fue posible gracias a la aplicación de diversas tecnologías en la agronomía, como la implementación de cruces selectivos y el uso de plaguicidas y herbicidas. Gracias a estas tecnologías se logró obtener por unidad de superficie dedicada a la agricultura una producción tres veces mayor que la lograda en 1960 (Ausubel et al. 2013). La Revolución Verde, fue un proceso que logró incentivar términos de equidad social, tecnificación y seguridad alimentaria. Su impacto fue tal, que la academia científica galardonó en 1970 con el premio Nobel de la paz, al hombre que figuraba como la cabeza del proceso, el ingeniero agrónomo Norman Ernest Borlaug.
A finales del siglo XX, varios investigadores se percataron de la presencia de efectos poco frecuentes o no registrados en la natural. Estas anomalías captaron cada vez más la atención de la academia especializada hasta que se impulsó el desarrollo de estudios que justificaran o explicaran estos fenómenos. Uno de estos fenómenos fue la disminución exponencial que experimentaron diferentes poblaciones de aves presentes en distintos lugares de América. Hidalgo en (1986) determinó correlaciones significativas entre los residuos de organoclorados en huevos de aves de Costa Rica, especialmente el Dicloro difenil dicloroetileno DDE “un metabolito del DDT” liberado como producto de degradación del DDT en el ambiente, (ATSDR 2002). Fue uno de los primeros en descubrir que el metabolito del DDT influye sobre el grosor de las cáscaras, produciendo como consecuencia su adelgazamiento, razón por la cual los huevos tenían mayor presencia de fisuras y fragmentaciones en las superficies. Este adelgazamiento también dificulta que las aves pudieran realizar posturas o incubación de forma adecuada. Casos similares fueron reportados posteriormente por Connell et al. (1984), Plata-Rueda et al. (2018) y Kuhne et al. (2016).
trófica” (García, 1997). “Observe el anexo 2”. Es así como una sustancia tóxica, en este caso el DDT, se acumula en pequeñas cantidades en diferentes componentes abióticos “agua y sedimentos” y luego se transfiere a los organismos ubicados en el principio de la cadena trófica como “los camarones “, los cuales presentan concentraciones bajas de DDT. Posteriormente se puede observar al final de la cadena trófica en el depredador “la gaviota” la mayor concentración de DDT. A medida que la sustancia asciende en la cadena trófica su concentración en los organismos también lo hace.
Estocolmo con el objetivo de eliminar y/o restringir la producción y uso de los compuestos orgánicos persistentes “COPs”, entre los que se encuentra el insecticida DDT (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente PNUMA, 2009). Los principales plaguicidas utilizados en la actualidad en los países desarrollados son los organofosforados, carbamatos y piretroides (Sanz G., 2015).
4.2. Mosca doméstica (Musca domestica L.)
La Musca domestica (Linneaus, 1758) es un insecto del orden Díptera, de la familia Múscidae (Tabla 1). Es probable encontrarla en todos los continentes (Fig 1) siendo uno de los insectos más frecuentes y conocidos en todo el mundo. Está clasificada como una especie sinantrópica pues vive en constante contacto con el ser humano, por lo cual posee un gran potencial para actuar como vector mecánico, transmitiendo alrededor de 100 enfermedades humanas y animales (Morey et al. 2012).
Tabla 1. Clasificación Taxonómica de la M. domestica.
Taxonomía de M. domestica
Reino Animal
Phylum Artrópoda
Clase Insecta
Subclase Pterigota
Orden Díptera
Suborden Cyclorrhapha
Familia Musciade
Género Musca
Especie domestica
Figura 1. Distribución mundial de la especie M. domestica (2007-2019).
Fuente: (GBIF, 2012).
4.2.1. Incidencia de la M. domestica en la salud pública
Las etapas inmaduras de su ciclo de vida se desarrollan en materia orgánica en descomposición (basura, heces, carroña, drenajes, etc.) y en su etapa adulta se alimentan del sustrato presente en estas mismas fuentes; comúnmente ubicadas en asentamientos humanos (Agudelo Tapasco, 2007). Estas moscas tienen gran cantidad de vellosidades corporales donde vehiculizan gran cantidad de agentes infecciosos, regurgitan (expelen por la boca, sin vomitar contenido estomacal) para humedecer el alimento que desean ingerir y finalmente defecan en los lugares donde se posan para poder descansar. Es a través de estos comportamientos que la mosca se vuelve transmisor vehicular de diferentes enfermedades como: la fiebre tifoidea, cólera, disentería, poliomielitis, ántrax, tuleramia, lepra y tuberculosis, entre otros (Jacobs, 2013).
Las enfermedades diarreicas agudas (EDA) tienen la segunda tasa más alta de mortalidad del mundo, ocasionando la muerte de 525.000 niños a nivel mundial (Martínez et. al. 2012). Las organizaciones que regulan la sanidad y la salud pública en Colombia notificaron para agosto del 2018, 63.687 casos de enfermedad diarreica aguda, con un aumento del 7,2% con respecto al 2017; siendo la incidencia nacional de 44,5 por cada 1000 habitantes. Los departamentos reportados con mayores casos de EDA fueron Antioquia con el 14,1%, Valle del Cauca con el 8,4 % y Cundinamarca con el 5 % (Martinez, 2018).
4.2.2. Ciclo de vida
nacimiento (Jacobs, 2013). Cuando la larva va a realizar su cambio de estadio, se mueve hasta el suelo en disposición a poder excavar y anclarse en el suelo.
La pupa morfológicamente es un objeto ovalado de color café castaño y se asemeja en tamaño y forma a un grano de trigo (Fig 2-c.). Es un estado inmóvil que en un lapso de 4 a 10 días da origen al adulto (Ripas, 2002). El adulto se identifica fácilmente por sus cuatro franjas oscuras y longitudinales encima del tórax o en la región central del cuerpo (Fig 2-d.). Las partes de su boca están adaptadas para absorber líquidos, no pueden morder.
(a). Vista de huevos de M. domestica, (b). Primer estado larval de la mosca común, (c) Estructura puparia de la M. domestica, (d) Vista superior de una hembra adulta de mosca domestica.
Fuente: (Veterinario Exótico, 2019)
4.2.3. Morfología
La mosca doméstica tiene un cuerpo en el cual se distinguen principalmente tres regiones: cabeza, tórax y abdomen. Su tamaño medio es de 6 a 7 mm y sus 6 patas se encuentran conectadas a la parte del tórax. Todo su cuerpo está recubierto de vellosidades sensoriales de color café oscuro o negro (Fig 3).
Figura 3.Morfología de un individuo adulto de mosca doméstica.
(a). Detalle de la probóscide o trompa chupadora, (b) Ojos compuestos, (c). Detalle de la cuarta vena curvada del ala, (d). Acercamiento abdomen de la M. domestica, (e). Detalle de las bandas
longitudinales en tórax, (f) Acercamiento de las dos patas delanteras.
Fuente: (CalPhotos, 2011) Ilustración elaborada por (Autores, 2019).
Su par de apéndices móviles articulados o antenas receptoras cumplen las funciones de olfato y tacto junto con sus partes bucales que son usadas para chupar, raspar o remojar. La trompa o probóscide (Fig 3-b). Está integrada principalmente por dos partes, una membranosa denominada rostrum y un área que contiene los lóbulos orales llamada haustellum. El labelo es la terminación esponjosa de la probóscide por la cual la mosca se alimenta, haciendo solubles los alimentos con su saliva (Villegas, 2017). El único par de alas que poseen tiene origen en el mesotórax con su cuarta nervadura alar longitudinal fuertemente angulosa (Fig 3-c). Del tórax nacen también tres pares de patas, de color café oscuro (Fig 3-f). Compuestas por coxa, trocánter, fémur, tibia y tarso, de la parte inferior de las patas o tarsos, se desprenden un par de garras o uñas curvadas, conocidas también como unges, gracias a estas, las moscas son capaces de caminar y sostenerse en diversas superficies (Villegas, 2017).
Este insecto se distingue además de su tamaño y sus grandes ojos rojos por cuatro bandas longitudinales de color oscuro con igual tamaño que adornan su mesotórax grisáceo y se extienden hasta el borde inferior de este (Fig 3-e). Su abdomen de color blanco o amarillo con una franja oscura muchas veces sin forma alguna (Fig 3-d), contiene los órganos genitales, posee de 4 a 9 segmentos y muchas veces su tamaño es variable (Ripas, 2002).
4.3. Control vectorial de M. domestica
restaurantes y hogares, son medidas simples que estimulan la desaparición del vector (Villegas, 2017). En los últimos años se ha elaborado el concepto de “Control Integrado”, que se define como un enfoque de gestión múltiple para los controles vectoriales. Se realiza al integrar de forma eficaz diferentes medidas de control vectorial como las mecánicas, biológicas y químicas (Schlapbach, 2007).
Esto se realiza con el fin de maximizar la supresión de moscas mediante métodos alternativos al uso intensivo de insecticidas, lo que reduce daños ambientales y sanitarios, además de disminuir la generación de resistencias en los organismos. Sin embargo, esto implica un grado de complejidad mucho mayor, puesto que se debe realizar la implementación conjunta de diferentes métodos de control, obteniendo eficiencia en todos y sin que ninguno intervenga en el mecanismo de acción del otro. A continuación, se muestra un breve resumen sobre los diferentes tipos de métodos para el control vectorial usados sobre la M domestica:
4.3.1.Métodos mecánicos
Figura 4. Trampa de viscosa usada para el control de individuos adultos de M. domestica.
Fuente: (Autores, 2019)
Como función secundaria los métodos mecánicos son útiles para realizar monitoreos poblacionales en espacios abiertos y cerrados. Se realizan conteos semanales de las moscas adultas que quedan atrapadas, se sondean los puntos críticos de aparición de larvas y se determina la medida de control necesaria (Agudelo Tapasco, 2007).
4.3.2.Control Químico
Los métodos para el uso de insecticidas varían según se trate de adulticidas “cebos, fumigado y pintado de superficies” o larvicidas “fumigando lugares de cría y uso de aditivos alimentarios” (Schlapbach, 2007).
En el mercado existen insecticidas de gran efectividad para el control de estos vectores, la mayoría empleando metabolitos de organofosforados, piretroides y neonicotinoides (Jacobs, 2013). Es necesario tener en cuenta que la mosca doméstica posee una gran capacidad para desarrollar resistencia, por lo que el uso intensivo de estas sustancias para su control vectorial, no es recomendable.
4.3.3.Control Biológico
Los métodos de control biológico se fundamentan en el estímulo de las acciones o actividades que de forma natural de dan para el control del vector. La implementación de poblaciones de depredadores y parasitoides en el sistema o el uso de sustancias bioquímicas sintetizadas por microorganismos o plantas, forman parte del Control biológico.
4.4. Insecticidas botánicos
4.4.1.Aceites esenciales
Las sustancias extraídas de plantas, árboles o arbustos conforman el grupo conocido como aceites esenciales, los cuales han sido ampliamente estudiados con el objetivo de evaluar su actividad repelente. Su composición consiste en mezclas complejas que se originan del metabolismo secundario de las plantas y pueden localizarse en pelos, sistema vascular, hojas, tallos, flores o en otros sitios dependiendo de la especie vegetal (Regina, 2011). Son fácilmente extraíbles, eco amigables al ser biodegradables, y fácilmente catabolizados en el ambiente (Palacios et al. 2009). Químicamente contienen monoterpenos ( ) constituyendo aproximadamente el 90% de las mezclas y sesquiterpenos ( ), además de una variedad de fenoles aromáticos, óxidos, éteres, alcoholes, ésteres, aldehídos y cetonas que determinan el aroma y bioactividad característicos de la planta de la cual provienen (Batish et al. 2008). Su acción residual es mínima, no persisten ni se acumulan en el suelo o el agua (Misra et al. 1997) y poseen baja o nula toxicidad hacia peces, aves y mamíferos principalmente (Palacios et al., 2009). Finalmente es a partir de los aceites esenciales que se logra la producción de los llamados “insecticidas botánicos”, estos se caracterizan por tener una toxicidad muy baja para los humanos y otros vertebrados, descomponerse en pocas horas después de aplicados y ser específicos para la plaga que se desea controlar (Misra et al. 1997).
4.4.2.Cinnamomum verum, J.S. Presl
Tabla 2. Taxonomía de Cinnamomum verum.
Taxonomía de Cinnamomum verum
Reino Plantae
Subreino Vidriplantae
Infrareino Streptophyta
División Tracheophyta
Clase Magnoliopsida
Superorden Magnolianae
Orden Laurales
Familia Lauraceae
Género Cinnamomum
Especie Verum
J. Presl
Fuente: (CABI, 2018) ilustración elaborada por (Autores, 2019).
Figura 5. Cinnamomum verum.
(a). Árbol de canelo, (b). Detalle Flor de C. verum, (b). Detalle de hoja C. verum.
Fuente: (CABI, 2018) ilustración elaborada por (Autores, 2019).
Figura 6. Presentaciones comerciales del Cinnamomum verum.
(a). Trozos de corteza, (b). Canela en polvo, (b). Astilla de canela.
Entre las Formas de uso más populares, es utilizada para la realización de infusiones aromáticas, tinturas y aceites, además, de aperitivo, digestivo, astringente, antirreumático, antiséptico, antidiarreico entre otros (Fonnegra G. & Jiménez R., 2007). Diversos ensayos han puesto de manifiesto sus propiedades antibacterianas, antifúngicas e insecticidas (Pastrana et. al. 2017, García Camarillo et al., 2006).
4.5. Aceite esencial de C. verum
La concentración del compuesto concreto en el total de la mezcla de aceites de la planta puede ser muy variable, por ejemplo, presenta una proporción de 50 a 80% para el Trans- cinamaldehido, 10% eugenol, del 0% al 11% para el Safrol y del 10% al 15% para el Linanol (Belitz et al. 2009), mientras que estudios elaborados por la Universidad Nacional de Colombia en el 2014 mencionan que la bioactividad del Cinnamomum reside en su aceite, compuesto en un 90% por el “cinamaldehído” (Rincón, 2014).
A continuación, en la (Tabla 3), se listan los componentes químicos de la C. verum con mayor importancia reportados por Benelli et al. (2018). El identificó un total de treinta y nueve componentes que representan el 99,1% de la composición total. Ellos estuvieron representados casi en su totalidad por compuestos aromáticos (97.8%), con (E) cinamaldehido (82.7%) y (E) -o-metoxi cinamaldehido (10.1%) como los compuestos más representativos. Los componentes restantes estaban todos presentes en cantidades escasas (≤0.8%). Curiosamente estos aceites
Tabla 3. Principales compuestos químicos del aceite esencial de C. verum.
Aceite de Cinnamomum verum
Componentes %
Benzaldehído 0.7
Α-phellandreno 1.2
Fenil- etil alcohol 0.7
o-anisaldehido 0.8
(E) – cinamaldehido 82.7
Coumarin 0.7
(E)- methoxi
cinamaldehido 10.1
Fuente: (Benelli et al., 2018)ilustración elaborada por (Autores, 2019).
4.5.1.Cinamaldehido
El Cinamaldehído es un compuesto viscoso que se presenta en estado líquido con un color amarillento pálido y capaz de proporcionar el sabor y olor característico de la canela. Este compuesto se presenta de forma natural como trans-cinamaldehído. Se encuentra presente en la corteza del árbol de la canela y otras especies del género Cinnamomum. Su fórmula molecular es y tiene una masa de 136.2 g/mol. La molécula de cinamaldehído está formada por un grupo fenilo enlazado a un aldehído insaturado, razón por la cual tiene aromaticidad (Fig 7). El doble enlace conjugado proporciona la geometría a este compuesto plano (Carbajo, 2013).
Figura 7. Cinamaldehido.
(a) Estructura molecular de Cinamaldehido grupos felino y aldehído insaturado, (b). (E) – cinamaldehyde, (c). (E)- methoxy cinamaldehyde
Este aldehído aromático ha demostrado un amplio espectro de eficacia, siendo tóxico en varios artrópodos (Jeon et al. 2017). A nivel celular, el Cinamaldehido es capaz de inhibir las enzimas involucradas en la citocinesis, así como reducir la actividad ATPasa de membranas celulares (Gill et al., 2006). Además, disminuye las células de respiración y provoca pérdida de la integridad y despolarización de la membrana (Abrini et al., 2010). La canela es reconocida como segura por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA). Por lo tanto, su uso como ingrediente en insecticidas botánicos es altamente recomendado (Benelli et al., 2018)
4.5.2.Dilución acuosa de extracto de canela.
Hace referencia a la solución resultante compuesta con extracto de canela como soluto y agua como disolvente, en donde las moléculas de disolvente se unen a las partículas de soluto por medio de puentes de hidrógeno (Fig 8) que brindan la energía necesaria para mantener unidas las partículas de la dilución (Morrison & Boyd, 1998).
Figura 8. Puente de hidrógeno formado entre una molécula de agua y un Aldehído cetona.
Fuente: (Morrison & Boyd, 1998).
capacidad para formar puentes de hidrógeno entre las moléculas del agua y las del mismo aldehído. Gracias a esta propiedad, el extracto de canela se convierte en una sustancia miscible en este medio.
4.6. Relleno Sanitario Doña Juana y Mochuelo Alto
El Relleno Sanitario Doña Juana (RSDJ), es el destino final de los residuos producidos en la ciudad de Bogotá y algunos municipios aledaños. Debido al aumento poblacional que ha sufrido Bogotá, la cantidad de residuos sólidos recibidos por el RSDJ han incrementado hasta el punto de tonarse difícil su actividad de acoplamiento; esto desencadena problemáticas como la insuficiencia de espacio, la generación de olores y la generación de vectores debido. Mochuelo Alto es una de las veredas aledañas al RSDJ, razón por la cual enfrenta una problemática de salud pública gracias al incremento excesivo de la población de M. domestica (Fig. 9-a y b).
Figura 9. Problemática vectorial en Mochuelo Alto.
(a). Canecas recolectas de leche (b). Mallas plásticas con pegamento para la captura de M. domestica.
5. MÉTODO
Se puede observar un mapa conceptual en la Figura 10, con la descripción general del método experimental. El método se desarrolla sobre 5 ejes: Actividades de preparación, obtención del extracto, bioensayos en laboratorio, obtención de resultados y manejo de datos. Cada actividad y paso se relaciona con el fin de garantizar el correcto desarrollo de la investigación.
Figura 10. Método experimental de evaluación.
5.1. Actividades preparación
5.1.1.Construcción de Jaulas
Se utilizaron diferentes tipos de jaulas durante la investigación. En el Anexo 5 se puede observar una descripción sobre el tipo de material utilizado para la elaboración de cada tipo de jaula, también se encuentran descripciones sobre características generales e imágenes.
Jaula de transporte: Cuenta con pequeñas aperturas para la circulación de aire y tiene un acceso removible de caucho, la abertura de acceso se prolonga para dificultar la posible salida de las moscas, dentro, hay un contenedor pequeño adherido a la base con un tornillo. El contenedor tiene alimento triturado y diluido en agua sobre el algodón, con ello se evita deshidratación de las moscas y se disminuye el estrés de los organismos durante su transporte. Estas jaulas solo funcionan si la captura se realiza con aspiradores bucales.
Jaula de hábitat grande y pequeña: Dependiendo de la cantidad de individuos se usa una u otra para generar menor estrés por espacio; dentro se ubican contenedores pequeños con algodón y agua azucarada o los diferentes tipos de sustrato que se usaron como alimento panela, fruta y pan. La jaula hábitat pequeña también se usa cuando se realizan capturas con redes entomológicas puesto que facilita el transporte.
5.1.2. Lugar de Captura y Obtención de Especímenes
La obtención de especímenes de M. domestica se realizó a través de capturas en la vereda Mochuelo Alto (localidad Ciudad Bolívar - Bogotá D.C). En una vivienda que debido a su cercanía al RSDJ, presenta una constante invasión de dicho vector. En la Tabla 4 se compilan las características generales del lugar de captura.
Tabla 4. Datos Generales de la zona de captura de M. domestica.
Altitud (msnm) 2962
Latitud 4° 29’ 9”
Longitud 74° 8’ 30”
Distancia con el RSDJ
(Km) 0,45
Ubicación rural o urbana Rural
Vías de acceso Camino de
trocha
Fuente: (Autores, 2019).
Figura 11. Presencia y captura de M. domestica.
(a). Presencia de M. domestica en zona de captura, (b). Captura con redes entomológicas, (c). Aspiradores bucales.
Fuente: (Autores, 2019).
5.1.3. Cuidado, condiciones de laboratorio y mortalidad natural
En la “jaula hábitat”, las moscas se alimentaron con motas de algodón impregnadas en agua azucarada, barras de panela, pan remojado y fruta triturada. Las jaulas “hábitat – bioensayos” permanecieron en el laboratorio, a una temperatura de 18-20°C y una humedad relativa de 75-80%, también se les suministró un fotoperiodo de 8 horas diarias.
Dado que las capturas se realizaron en campo, no fue posible definir una edad para las moscas. Este factor influye sobre la mortalidad que se registre, ya que la susceptibilidad de los individuos a una sustancia (extracto de C. verum), puede variar de acuerdo con su longevidad al momento de realizar el bioensayo.
150 individuos citado en “Lugar de Captura y Obtención de Especímenes”. No se realizó distinción de sexo ni edad en los organismos, considerándola una muestra aleatoria. En la Tabla 5 se puede observar la mortalidad registrada de las moscas durante 21 días. A partir del total de moscas muertas, se calculó el porcentaje promedio y se dividió entre la cantidad de días evaluados, por lo que se establece que hay una probabilidad de 0.6% de mortalidad diaria y una probabilidad de 0.025% de mortalidad horaria para todas las moscas que se encuentran bajo condiciones de laboratorio.
Tabla 5. Registro de mortalidad natural en condiciones de laboratorio.
Día Mortalidad Día Mortalidad Día Mortalidad
1 2 8 0 15 2
2 0 9 2 16 1
3 1 10 3 17 0
4 0 11 0 18 1
5 1 12 2 19 0
6 0 13 0 20 1
7 2 14 1 21 0
Total 19
Probabilidad de
mortalidad diaria 0.6 %
Probabilidad de
mortalidad horaria 0.025 %
Fuente: (Autores, 2019)
5.2. Obtención del extracto (C. verum)
5.2.1. Adquisición del insumo y condiciones:
El insumo molido “canela en polvo” se consiguió en la Plaza de mercado de Fontibón, este se almaceno en un lugar libre de humedad para mantener sus condiciones secas hasta que se realizó el proceso de extracción. En total se usaron alrededor de 10 kilos de canela en polvo para desarrollar todos los bioensayos.
5.2.2. Elaboración de capsulas de extracción y extracción Soxhlet:
La extracción del aceite esencial de C. verum, se realizó mediante el método de extracción Soxhlet. Un método usado para la determinación de grasas y aceites en calidad del agua (hidrocarburos, ésteres, aceites, grasas, ceras o parafinas, ácidos grasos de masa molecular alta, etc.) (Alvarado et al. 2015).
En el Anexo 7 se observan algunas especificaciones para cada segmento de la extracción por el método Soxhlet. Teniendo en cuenta que la canela en polvo no contiene humedad, es innecesario realizar el proceso de secado y pulverizado del material previo a la elaboración de los cartuchos o cápsulas de extracción. Las cápsulas de extracción (Fig. 12-a) se realizan envasando aproximadamente 20 g canela en polvo en una cápsula elaborada con papel filtro. Esta cápsula se ingresa al tubo Soxhlet, (Fig. 12-b). Junto con el solvente orgánico (etanol 96%) trasvasado en el balón del montaje. Posteriormente se da inicio a la extracción mediante el calentamiento del solvente, la condensación de vapores, la repetición de sifones y la obtención de analitos disueltos en el solvente (Fig. 12-c) (Solís-Ayala, 2004).
separados el etanol y el extracto de canela, se almacena este último en un frasco Winkler de color ámbar para su posterior refrigeración a 4°C (Fig. 12-e), con el fin de evitar cambios en la composición del extracto.
Figura 12. Equipos de extracción.
(a). Capsula de extracción, (b). Montaje Soxhlet, (c). Extracción del aceite esencial, (d). Rota evaporador IKA RV10, (e). Refrigerador de extractos
Fuente: (Autores, 2019); (b) (Alvarado et al., 2015) modificado por (Autores, 2019).
5.2.3. Cálculo de eficiencia en la extracción
El último paso de la extracción es calcular su eficiencia en términos de ml de extracto obtenido. El cálculo se realizó sobre 7 procesos de extracción (Tabla 6), en cada uno se tomó registro de los gramos (g) de canela en polvo iniciales (paquete de canela en polvo) y el total de mililitros (ml) obtenido por extracción. A través de los promedios obtenidos se infieren cantidades teóricas, en donde 494 g de canela en polvo, serían el sustrato necesario para obtener aproximadamente 330 ml de aceite esencial de canela a través del método Soxhlet.
Tabla 6. Eficiencia en la extracción de aceites esenciales.
Canela en polvo (g) esencial (ml) Aceite
489 330
492 312
493 326
501 348
495 340
502 339
489 315
Promedio 494 330
Fuente: (Autores, 2019)
La cantidad de gramos usados en la extracción siempre fue diferente debido a que el monto adquirido de libra de canela en polvo siempre presentaba diferentes pesos. Sin embargo, las diferencias en la cantidad de “ml” obtenidos no superan los 40 ml.
5.3. Bioensayos en laboratorio
5.3.1.Actividades Preliminares:
las moscas y la aplicación extracto, se secaban y se adecuaban recortando cartón, el cual se ubicaba en la parte inferior de las jaulas evitando la formación de charcos de sustrato; cada tela y malla vectorial se lavaba de forma individual, previniendo que parte de las diluciones quedará impregnada y altera datos futuros. Las condiciones de hábitat en las jaulas son iguales a las descritas anteriormente.
Figura 13. Diagrama de actividades preliminares a los bioensayos.
Fuente: (Autores, 2019).
5.3.2.Características del método de aplicación
ya diluido necesario para recubrir todas las superficies de la jaula. La Tabla 7, recopila la cantidad de ml de extracto necesario para recubrir las 6 caras referentes a la jaula de bioensayo, conforme 3 pruebas realizadas.
Tabla 7. Cantidad de extracto diluido necesario para la aspersión de una jaula bioensayo.
Prueba Extracto preparado (ml)
1 198
2 204
3 197
Promedio 199,7
Fuente: (Autores, 2019).
En promedio, la aspersión superficial en una jaula de bioensayo necesita de 199,7 ml de extracto diluido, razón por la cual, en todos los bioensayos se empleó un volumen de sustancia equivalente a 200 ml, sobre esta misma cantidad se realizó el cálculo de concentraciones del extracto diluido en agua.
5.3.3.Desarrollo de los bioensayos
Una vez las condiciones de hábitat se encontraban dispuestas, se realizaba el ingreso de 10 ejemplares de M. domestica. Posteriormente se efectuaba la aspersión de las diluciones acuosas de extracto de canela sobre los individuos, la superficie de la jaula y el alimento (Fig. 14).
Figura 14. Jaulas de bioensayo con extracto.
Los primeros bioensayos se realizaron con diluciones del 40%,60% y 100%. Al encontrar una mortalidad muy baja en las concentraciones al 40% y al 60% y muy alta en la del 100%, se dispuso un segundo grupo con diluciones intermedias (65%,70%, 75% y 80%) (Fig.15).
Figura 15. Diagrama desarrollo de los bioensayos.
Fuente: (Autores, 2019).
La fórmula usada para expresar la concentración del extracto diluido en ppm se encuentra en la Figura 16. Todas las diluciones del aceite se realizaron con agua en proporción volumen a volumen. El valor de ppm surge de relacionar un V. total que en este caso es igual al volumen gastado en la aspersión (200 ml = 0.2 L) con el volumen correspondiente al porcentaje de aceite esencial de C. verum dentro del total (40% = 80 ml, 60% = 120 ml, etc.).
Figura 16. Concentraciones de extracto diluido en ppm.
V. aceite= Porcentaje del aceite esencial (ml)
V. total= Volumen del porcentaje del aceite esencial más agua (L) PPM= partes por millón de extracto diluido
5.3.4. Seguimiento de bioensayos y registro de datos:
La Figura 17 muestra el formato utilizado para el registro de mortalidad durante los bioensayos. En la parte superior izquierda se ubica el sustrato y/o las ppm’s a evaluar, todas las concentraciones de extracto, así como los controles tuvieron un total de 6 réplicas.
A la hora “1, 2, 6, 12, 24 y 48” luego de la aspersión se realizó el correspondiente registro de mortalidad. Las moscas se estimulaban mecánicamente; cuando no presentaban movimiento alguno se consideraban individuos muertos. En la parte derecha de la tabla se observa el promedio de mortalidad según el tiempo evaluado, así como su equivalente valor en porcentaje.
Considerando que el promedio resultante de las 6 réplicas de una concentración está dado como un número decimal, se transformó en un valor porcentual para un manejo más eficiente y una lectura más sencilla de los datos. Resultando más fácil hablar de una mortalidad alcanzada del 16,67% y no de 1,67 individuos de moscas muertas.
Figura 17. Registro de datos.
5.4. Manejo de datos
Luego de haber realizado los bioensayos y de obtener los registros detallados de mortalidad, se realizó un manejo de datos acoplado a los objetivos de la investigación.
5.4.1.Corrección de mortalidad promedio y porcentaje
Los valores de mortalidad promedio y mortalidad en porcentaje para las ppm’s de extracto diluido, deben ajustarse según el valor promedio de mortalidad obtenido en los bioensayos con etanol y el valor de la mortalidad natural aplicada igualmente a 48h (tiempo de evaluación de cada bioensayo). Esto se debe a que tanto la probabilidad de muerte natural como la de muerte por presencia de trazas de etanol en el aceite esencial se encuentran presentes durante la evaluación de la mortalidad en los bioensayos.
5.4.2.Diagrama de caja y bigotes
Para observar la simetría de los datos promediados de mortalidad junto con el comportamiento individual por concentración en ppm. Se utilizó una herramienta estadística que detecta los valores atípicos y divide los datos en cuatro áreas de igual frecuencia: El diagrama de caja y bigotes (Solano & Álvarez, 2005).
Figura 18. Cuartiles, mínimo y máximo en el diagrama de cajas y bigotes.
Este diagrama se integra de una caja la cual es dividida en dos áreas por una línea la cual indica la media de los datos o segundo cuartil. El segmento inferior de la caja hace referencia al primer cuartil o el 25% de los datos y el superior al 3 cuartil o 75% de los datos. Las dos líneas que parten de cada extremo de la caja, conocidas como bigotes, indican los valores máximos y mínimos, lo cual permite evidenciar fácilmente la dispersión existente entre datos y ver los rangos de variación entre ellos, (Fig. 18).
5.4.3.Mortalidad corregida por Abbot
La mortalidad se trabajó con los porcentajes ajustados previamente para cada concentración de extracto diluido. A partir de estos valores de porcentaje de mortalidad, se aplica la fórmula de corrección “Abbot” (Fig. 19). Está formula calcula la eficiencia insecticida de productos fitosanitarios. Se basa en el cálculo de la mortalidad originada por los productos plaguicidas en relación a su control. La ecuación relaciona el testigo “agua”, con las unidades experimentales “concentración del extracto diluido”, realizando una corrección sobre la mortalidad obtenida.
Figura 19. Porcentaje de eficacia en mortalidad.
PEAm = Porcentaje de eficacia de Abbot modificada.
Mt = Porcentaje de mortalidad de la plaga en la unidad de observación del ensayo en la que se evalúa el
pesticida.
Mt’ = Porcentaje de mortalidad de la plaga en la unidad de observación control o testigo.
5.4.4.Análisis de varianza (ANOVA)
El diseño experimental de la presente investigación estudia el efecto de un único factor “concentración del extracto diluido” sobre la variable respuesta “mortalidad de adultos de la especie M. domestica”. El análisis ANOVA es capaz de encontrar una significancia estadística entre el factor y la variable de respuesta. Esto se realiza a través del planteamiento y la convalidación de 2 hipótesis:
● La hipótesis nula (H0): es válida si el análisis estadístico observa que los promedios de
mortalidad sobre las concentraciones evaluadas no difieren significativamente.
● La hipótesis alternativa (H1): es válida cuando por lo menos un par de los promedios de
las mortalidades presentan diferencias estadísticamente significativas según las concentraciones de extracto diluido evaluadas.
Si se rechaza la hipótesis nula (H0), se hallaría una relación entre las concentraciones del extracto y la mortalidad obtenida en los bioensayos. Por otro lado, si se rechaza la hipótesis alternativa (H1), se podría sugerir que las concentraciones del extracto no presentan alguna significancia entre la mortalidad obtenida.
estadístico se complementa con el valor (P) ya que si este es menor a 0.05, se convalida una confiabilidad del 95% en la significancia estadística hallada (Minitab, 2019).
5.4.5.Método Tukey (comparaciones múltiples)
El método Tukey se realiza con el fin de obtener una mayor precisión sobre la hipótesis que se aceptó o rechazó a través del análisis ANOVA. El análisis ANOVA realiza una conclusión general sobre el factor y la variable respuesta. Cuando el “factor” presenta grupos de clasificación o intensidad, una prueba de comparaciones múltiples es capaz de definir la validez o el rechazo de la hipótesis del análisis ANOVA, ya no a nivel general, sino específico entre grupos que cumplen o no cumplen con la hipótesis.
5.4.6.Regresión o modelo estadístico, Concentraciones y Tiempos letales
Teniendo en cuenta que uno de los propósitos principales del proyecto, es poder aumentar la comprensión del comportamiento de la mortalidad causada por el extracto de canela, mediante una posible proyección de las concentraciones no evaluadas. Se efectuó el ajuste de una curva de regresión con el promedio de datos de mortalidades corregidas por concentración a las 48 h de iniciados los bioensayos.
La representatividad del modelo estadístico ajustado al conjunto de datos, se conoce por su coeficiente de correlación o determinación al cuadrado ( ). Si este número oscilante entre 0 y 1 se encuentra más cercano al 0 quiere decir que su representatividad es nula, si por el contrario su valor es cercano al número uno, se habla de un modelo estadístico que explica la conducta de los datos eficientemente (Bouza-Herrera, 2018).
0 ≤ ≤ 1
Modelo ineficiente Modelo eficiente
Mediante la ecuación matemática generada al ajustar el modelo a la nube a datos, se busca la relación existente entre las variables evaluadas, para encontrar de esta manera las concentraciones teóricas que causen la mortalidad del 50% y del 90% de los individuos utilizados en los bioensayos, conocidas como CL50 Y CL90.
6. RESULTADOS
Se recomienda la lectura de los resultados en el orden expresado en la Figura 20. Cada segmento principal se encuentra integrado por subsecciones o metas parciales. Todas contribuyen con la ejecución de los objetivos experimentales a través de un correcto manejo de los datos obtenidos.
Figura 20. Diagrama Resultados.
6.1. Corrección de mortalidad promedio y porcentaje
En la Tabla 8, Se puede observar el promedio de mortalidad de (6 réplicas) registrada en los intervalos de tiempo experimentales “1, 2, 6, 12, 24 y 48h”. Los sustratos evaluados son el (Etanol al 96%), el control (agua) y el correspondiente valor de mortalidad natural.
Los valores de mortalidad promedio son bastante bajos tanto para el agua como para el etanol. Presentan una diferencia no mayor a 0,1 con el valor de mortalidad más alto presentado por la mortalidad natural. El agua es una sustancia inocua para los organismos, por lo que el valor de mortalidad del agua debería ser similar al valor de mortalidad natural.
En el caso del etanol al 96% si se esperaba un mayor promedio de mortalidad, dado que las moscas que recibieron aspersión del etanol presentaron una alta disminución de actividades, (menor vuelo, menor alimentación y presencia de movimientos torpes al caminar), sin embargo, los efectos pasaban al poco tiempo, por lo que, a la 2 hora de evaluación, las moscas tenían un comportamiento normal y los valores de mortalidad no se veían afectados. Esto permite inferir el hecho de que ni el agua ni el etanol provocan mortalidad sobre la M. domestica ya que los valores encontrados no presentan gran variación con respecto al de mortalidad natural.
Tabla 8. Mortalidad del etanol al 96% y control.
Sustancia 1 h 2 h 6 h 12 h 24 h 48 h Mortalidad promedio
Mortalidad en porcentaje Etanol al 96% 0,17 0,17 0,33 0,33 0,33 0,33 0,28 2,8 Control “Agua” 0,00 0,17 0,5 0,5 0,5 0,5 0,36 3,6 Muerte Natural 0,025 0,05 0,15 0,3 0,6 1,2 0,38 3.8
El ajuste sobre los valores de mortalidad promedio y mortalidad en porcentaje para las concentraciones de extracto diluido (400 ppm, 600 ppm, etc.), no necesitan ser ajustadas por la mortalidad generada por el etanol al 96%, solo deben ajustarse con el valor promedio y porcentual de la mortalidad natural. En dado caso de restarle la mortalidad natural y la mortalidad generada por el etanol, estaríamos incurriendo en el error de restar (2 veces la mortalidad natural sobre la mortalidad generada por los aceites esenciales de Cinnamomum verum.
En los Anexos 8 al 16, se encuentran los registros de mortalidad realizados para el control “agua”, el etanol y todas las concentraciones de extracto acuoso que fueron evaluadas “400 ppm, 600 ppm, 650 ppm, 700 ppm, 750 ppm, 800 ppm y 1000 ppm”.
6.2. Análisis de datos – Diagrama de caja y bigotes
Figura 21. Diagrama de Caja y Bigotes con porcentaje de la mortalidad causada por concentración.
Fuente: (Autores, 2019).
tienen una mínima dispersión de los datos, siendo la mediana, el tercer cuartil y su dato máximo de 100% de mortalidad.
6.3. Corrección de mortalidad por Abbot
Figura 22. Mortalidad corregida con Abbot por concentración.
Fuente: (Autores, 2019).
Todas las concentraciones generaron efecto insecticida en al menos un individuo de M. domestica durante la primera hora. También presentan aumento progresivo en la mortalidad a medida que el tiempo transcurre, sin embargo, los principales cambios sobre la mortalidad de las moscas, se evidencia en las primeras horas de evaluación.
0 h 1 h 2 h 6 h 12 h 24 h 48 h
400 ppm 0 12,9 19,9 24,1 27,6 27,6 27,6
600 ppm 0 22,9 23,2 32,8 46,9 60,9 74,9
650 ppm 0 52,9 57,2 57,4 60,9 78,5 92,5
700 ppm 0 82,9 91,1 96,0 96,0 96,0 96,0
750 ppm 0 84,5 91,1 96,0 96,0 96,0 96,0
800 ppm 0 87,9 92,7 96,0 96,0 96,0 96,0
1000 ppm 0 89,5 94,4 96,0 96,0 96,0 96,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 M or tal id ad ( % ) Concentración (ppm)
