COMPOSICIÓN QUÍMICA BÁSICA DEL LIRIO ACUÁTICO Javier Saúl Lara-Serranoa, Héctor Alonso Fileto-Pérezb, Javier López-Mirandac,
Olga Miriam Rutiaga-Quiñonesd, José Guadalupe Rutiaga-Quiñonese*
a,e
Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Apartado Postal 580. Morelia, Michoacán, 58000 México.
b,c,d
Departamento de Ingenierías Química y Bioquímica,
Instituto Tecnológico de Durango. Blvr. Felipe Pescador 1830 Ote. Durango, Dgo. México. Introducción
El lirio acuático (Eichhornia crassipes Kunth) es una planta libre flotadora que pertenece a la familia Pontederiaceae y sobresale en las comunidades de hidrófitas de agua dulce en las regiones subtropicales y tropicales del mundo. Se localiza en diferentes zonas desde el nivel del mar hasta los 2250 msnm; los estados de la República Mexicana donde no se ha encontrado son: Baja California Sur, Chihuahua, Zacatecas, Tlaxcala y Yucatán (1). Aun cuando esta planta es considerada como una maleza, ha habido diversos estudios relacionados con la sacarificación enzimática para la obtención de etanol (2), otros que indican que puede ser utilizada para atrapar metales pesados en aguas contaminadas (3, 4, 5), como fuente de biogás (6) o como biocombustible (7). Considerando que es necesario conocer datos sobre la composición química del lirio acuático, es que se plantea la presente investigación, contribuyendo así al conocimiento químico de este material.
Metodología
Trabajo de campo y habilitación del material. El material de estudio se colectó en la Riviera del Río Tunal (26°48´, 22°19´a 1880 msnm) en el municipio de Durango, Dgo., separando raíz, tallo y hojas. Este material se dejó secar al aire libre, posteriormente se molió y tamizó, obteniendo harina de malla 40 (420µm). Una vez seco se determinó el por ciento de humedad por el método de deshidratación a 100°C ± 3°C.
Análisis químico. Se determinó el contenido de cenizas (inorgánicos) (8), solubilidad en diferentes solventes de polaridad creciente mediante extracción secuencia en equipo Soxhlet (CH=ciclohexano, ACE=acetona, MET=metanol, AC=agua caliente), contenido de lignina (9), holocelulosa (10), celulosa y hemicelulosas (11).
Microanálisis de las cenizas. Las muestras de cenizas se analizaron en un espectrómetro de Rayos X, conectado a un Microscopio Electrónico de Barrido marca Jeol modelo JSM – 6400, las condiciones para los análisis fueron 20 kV y 8.5 segundos.
Análisis estadístico. Los análisis se realizaron por sextuplicado, se aplicó un análisis de varianza a 95% de confianza estadística y los resultados se procesaron mediante el programa Statgraphics Plus versión 4.
Resultados
En la tabla 1 se presenta el resultado del análisis químico básico de la raíz, tallo y hojas de las muestras de lirio acuático. La mayor concentración de sustancias minerales y de lignina se concentra en la raíz de esta planta, mientras que la solubilidad total obtenida mediante la secuencia de extracción aplicada fue mayor en el tallo. La concentración de polisacáridos fue mayor en tallo y hojas. Se encontraron diferencias estadísticas (p<0.05) entre los componentes químicos principales en las diferentes partes de la planta estudiadas, a excepción del contenido de holocelulosa que resultó estadísticamente igual en tallo y hojas.
En relación a la solubilidad de este material frente a los diferentes solventes empleados los resultados de este comportamiento aparecen en la figura 1. Es de observarse que tallo y hojas presenta alta solubilidad, y en general, el mayor contenido de sustancias extraíbles corresponde a sustancias polares.
Tabla 1. Composición química básica de las muestras de lirio (%)
Componente Parte de la planta
Raíz Tallo Hojas
Cenizas 68.1±0.12 26.8±0.33 20.0±0.14 Solubilidad total 38.8±1.82 58.1±1.78 47.5±2.12 Lignina 55.3±0.33 29.7±0.35 35.3±0.93 Holocelulosa 35.9±0.92 75.1±1.61 78.8±2.36 Celulosa 24.2±0.58 55.5±1.57 40.3±1.52 Hemicelulosas 11.6±0.69 19.6±0.54 38.5±1.09
Figura 1. Solubilidad (%). ST=solubilidad total.
Figura 2. Componentes químicos en raíz, tallo y hojas.
La alta concentración de holocelulosa presente en el lirio acuático (Fig. 2), lo señala como un material lignocelulósico con potencial para la producción de bioetanol. Además, la gran cantidad de cenizas permite considerar al lirio como una fuente de minerales en la elaboración de un medio de cultivo. El microanálisis de las muestras de cenizas revela la presencia de 11 elementos químicos en raíz y tallo, mientras que sólo 10 en las hojas. El lirio acuático utilizado no contiene metales y el elemento de mayor concentración en raíz fue el silicio, seguido del potasio y el aluminio, mientras que en las muestras de tallo y hojas los elementos mayoritarios fueron potasio, cloro y calcio. En las figuras 3, 4 y 5 se presentan como ejemplo de los espectros obtenidos para raíz, tallo y hojas, respectivamente.
Figura 3. Espectro ejemplo para la muestra de raíz de lirio acuático.
Figura 4. Espectro ejemplo para la muestra de tallo de lirio acuático.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la Coordinación de la Investigación Científica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo por el apoyo al Proyecto CIC-21.3-JGRQ.
Referencias
1. Miranda A. M.G., Lot H.A. Ciencias 53: 50-54 (1999).
2. Abraham M,, Kurup G.M. Applied Biochemistry and Biotechnology 66: 133-145 (1997).
3. Rodriguez S.A., Ávila-Pérez P., Barcelo-Quintal I.D. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 238 (1-2): 91-95 (1998).
4. Celis H.J., Junod M.J., Sandoval E.M. Theoria 14(1): 17-25 (2005).
5. Olivares-Rieumont S., Lima L., De la Rosa D., Graham D.W., Columbie I., Santana J.L., Sánchez M.J. Bull Environ Contam Toxicol 79: 583-587 (2007).
6. Kivaisi A.K., Mtila M. World Journal of Microbiology & Biotechnology 14: 125-131 (1998). 7. Chandel A.K., Singh O.V. Appl. Microbiol. Biotechnol. 89: 1289-1303 (2011).
8. TAPPI. Test Methods TAPPI Press. Atlanta. (2000).
9. Runkel R.O.H., Wilke K.D. Holz Roh Werkstoff. 9: 260-270 (1951).
10. Wise (1946) In: Sanjuán Dueñas R. Universidad de Guadalajara. México. (1991).
