Producción y extracción de aceite de orégano (Lippia graveolens Kunth) bajo cultivo en la Comarca Lagunera

Oil production and extraction of marjoram under cultivation at the Comarca Lagunera region

Arnoldo Flores Hernández¹, José Antonio Hernández Herrera¹, J. Ignacio López Medrano¹, Luis Manuel Valenzuela Núñez², Martín Martínez Salvador³ y Héctor Madinaveitia Ríos⁴

¹ Universidad Autónoma Chapingo. Corrreo-e: aflores2001_es@yahoo.com

² CENID-RASPA, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.

⁴ Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Unidad Laguna.

Fecha de recepción: 12 de diciembre de 2008.
Fecha de aceptación: 22 de febrero de 2011.

RESUMEN

México es el principal exportador de orégano a escala mundial. En este estudio fueron evaluadas la producción y extracción de aceite (cocción y arrastre con vapor) de plantas de Lippia graveolens cultivadas bajo tres grados de humedad (alto: 3 /3 C. C., medio: 2/ 3 C. C y bajo: 1 /3 C. C.) y un testigo (silvestre). Se tomaron seis muestras de tres bloques por cada tratamiento de humedad a las cuales se les midió altura, cobertura, número de ramificaciones, peso fresco, peso seco y materia seca útil (producto). Los resultados mostraron diferencias significativas superiores en las variables consideradas en las plantas bajo cultivo, con respecto a las silvestres. Sin embargo, la parte vegetal útil de los individuos en condiciones de riego es afectada por la mayor altura, cobertura y número de ramas. Así mismo con el tratamiento de humedad de 2 /3 de la capacidad de campo del suelo, se obtuvo el mejor resultado. En cuanto al método de extracción de aceite, el de arrastre con vapor de agua fue significativamente superior en rendimiento de aceite (mL) y porcentaje en comparación con el método tradicional por cocción. El orégano bajo cultivo presentó mayor producción de follaje y parte útil, así como del contenido de aceite, en relación al silvestre.

Palabras clave: Biomasa, especies no maderables, extracción de aceites vegetales, orégano, planta silvestre bajo cultivo, vegetación de zonas áridas.

Mexico is the main exporter of marjoram (orégano) of the world. In this study were assessed oil production and extraction (cooking and water-steam dragging) of Lippia graveolens cultivated plants under three humidity degrees (high: 3/3 C. C; medium: 2/3 C. C and the proof (wild). Six samples were taken from three blocks for each humidity treatment to which were measured height, cover, number of branches, wet weight, dry weight and useful dry matter (product). Results showed high significant differences of the variables of the cultivated plants, compared to the wild ones. However, the useful vegetal part of the samples that received watering were affected by height, cover and number of branches. Also, with the 2/3 humidity treatment of field capacity, the best result was obtained. In regard to the oil extraction method, the water-steam was significantly higher in oil yield (mL) and per cent compared to the traditional cooking method. Cultivated marjoram had more foliage production and useful part, as well as oil content in contrast with the wild samples.

Key words: Biomass, non-timber species, vegetal oil extraction, "oregano", cultivation of wild plants, arid- lands vegetation.

Con el nombre de orégano se conocen alrededor de 40 especies herbáceas en la República Mexicana, pertenecientes a cuatro familias botánicas. La característica que distingue a la mayoría es su extraordinario poder saborizante (Silva,1999). Lippia graveolens Kunth es el taxón que se aprovecha primordialmente a nivel nacional y en la Comarca Lagunera. Su recolección es complementaria a la agricultura de temporal, o secano, en las zonas áridas y semiáridas.

México es el principal exportador de orégano ( Lippia graveolens ) a escala mundial con 35 - 40 % del mercado internacional. Produce cerca de 4,000 toneladas anuales, de las que 85 % se comercializa a Estados Unidos de América y 5 % a la Unión Europea; el resto (10 %) se consume en interior del país (CONABIO, 2005). Su alta demanda se debe al contenido y calidad de aceite esencial en la hoja, al que se le han dado numerosos usos en la industria alimentaria y farmacéutica, así como en la elaboración de cosméticos, licores, etc. (Ríos, 1982). El aceite de orégano contiene cuatro grupos principales de químicos que contribuyen a su potente poder curativo: los fenoles, como carvacrol y timol, actúan como antisépticos y antioxidantes, mientras que los terpenos, pineno y terpineno, tienen propiedades antisépticas, antivirales, anti-inflamatorias y anestésicas (Ruiz et al ., 2007). Además, se ha comprobado que su aplicación mejora la conservación de la carne de res, pollo y pavo a temperatura ambiente y en refrigeración (Morales, 2005; De la Fuente, 2006; Nuyen, 2007).

La domesticación de las especie se ha dado de manera lenta y paulatina debido a muchas de las interrogantes propias del sistema de producción. Sin embargo, la investigación realizada confirma la bondad de esta planta bajo cultivo y permite predecir mayores rendimientos que los obtenidos en plantas silvestres, cuando se consideran variables de campo, tales como: diferentes densidades de población, condiciones de temporal y riego, prácticas culturales, etc. (Reyes y Ortega, 2002; Silva, 1999). Algunos de esos resultados han sido difundidos en reuniones científicas sobre dicho recurso forestal no maderable (Gómez et al. , 2005).

No obstante lo poco atractivo que es su cultivo, es una de las iniciativas más viables para tener un control más eficiente de los procesos productivos y calidad del producto, y con ello mayor regulación del mercado (Silva, 2006). Por otra parte, existía la duda de que el aceite del orégano en estas condiciones perdía calidad, lo cual se esclareció al determinar que con un nivel de humedad en campo se logra una mejor calidad del aceite que en ejemplares silvestres y con rendimiento más alto (Galván et al. , 2005; Silva y González, 2005; Reyes y Ortega, 2002). También se ha comprobado la necesaria selección de cultivares para incrementar ambas características, ya que en las poblaciones naturales se verifica una gran variabilidad fenotípica, debido tanto a la condición ecológica del hábitat como a las propiedades genéticas de las plantas (Martínez, 2005; Jacinto, 2007). Además, el sistema de extracción de aceite, en muchos casos, continúa siendo a través del cocimiento de la hoja, por lo que conviene demostrar y reforzar la recomendación del método de arrastre con vapor de agua para optimizar dicho proceso.

En este trabajo se indican resultados básicos del cultivo de orégano en tres tratamientos de humedad comparados con el testigo (silvestre); así como del sistema de extracción por cocción (tradicional) y por arrastre con vapor en hojas de plantas recolectadas en los experimentos. La información generada puede orientar la toma de decisión sobre su cultivo en la región. Por lo anterior, los objetivos consistieron en evaluar la productividad del orégano ( Lippia graveolens ), medida como rendimiento de hojas y tallos consumibles, en condiciones de cultivo con tres niveles de humedad y su diferencia con el orégano silvestre, así como determinar el efecto de dos métodos comunes de extracción sobre el rendimiento del aceite de las hojas.

El estudio se realizó en una plantación, ubicada en la parcela de cultivos múltiples, establecida en el 2002 en el Campo Experimental de Unidad Regional de Zonas Áridas de la Universidad Autónoma Chapingo (URUZA - UACh), en condiciones de riego por goteo con humedad promedio de cuatro horas semanales (gotero de inserción, distribuidos cada 50 cm con gasto de cuatro litros por hora).

El suelo presenta textura franco arenosa. Se usó riego por goteo superficial y en los primeros 30 cm de profundidad los parámetros de humedad fueron de 15 % en marchitez permanente y 30 % en capacidad de campo. La densidad aparente es de 1.12 g cm^-3, la conductividad eléctrica asciende a 1.88 ds ^m-1 y un pH de 8.2. El tiempo de riego varío de acuerdo a los tratamientos planteados de bajo (1 /3 C.C.), medio (2 /3 C.C.) y alto (3 /3 C.C.); en promedio se aplicaron 2, 3.5 y 8 horas por semana, respectivamente, durante los tres meses previos al experimento. Lo anterior no es una recomendación sobre el tiempo y frecuencia del riego, ya que esto depende del lugar donde se establezca el cultivo de orégano y específicamente del tipo de suelo y densidad aparente, que determinan su capacidad de retención de humedad, además del tipo de riego (goteo o gravedad) y la precipitación presente.

Se utilizaron 10,000 plantas por hectárea, las cuales no han estado sujetas a ningún tipo de aprovechamiento; se agruparon en tres bloques, que correspondieron a los niveles de riego usados. En cada uno de ellos se muestrearon al azar seis plantas; en las que se evaluaron características ligadas al aspecto comercial: altura, cobertura (diámetro mayor y menor de copa), número de ramas, peso húmedo y peso seco del follaje. Como testigo se recolectaron al azar seis individuos silvestres en el área, cercana a Mapimí, Durango, donde no se tenían antecedentes de aprovechamiento en los últimos años. Se realizaron los análisis de varianza y correlación de las diferentes variables estudiadas.

Para la extracción y medición de la cantidad de aceite por el método tradicional de cocción y por el de arrastre con vapor de agua, se usaron 150 g de muestra de material vegetal secada al sol de cada nivel de humedad y el testigo; este proceso se llevó a cabo en el laboratorio de cultivo de tejidos vegetales de la Unidad Regional Universitaria de Zonas Áridas de la Universidad Autónoma Chapingo.

El método tradicional de cocción es un proceso de destilación que consiste en hervir el follaje seco de orégano (150 g) en un litro de agua destilada; el vapor (agua y aceites volátiles) generado se enfría en un serpentín (con agua corriente). Con ello se logra la condensación del agua y del aceite, ambos son recogidos en un embudo de separación y por diferencia de densidad (el aceite se sitúa en la parte superior) se recolecta sólo el aceite. La técnica de arrastre con vapor de agua descrito por Ellenfibe (1972), se basa en cinco etapas:

1. Generación de vapor, en matraz con agua destilada a temperatura de ebullición.

2. Introducción de vapor a la parte inferior del matraz con orégano seco para extraer el aceite.

3. Enfriamiento de vapor en columna tipo serpentín, conectado al flujo de agua corriente (condensación del vapor).

4. Recolección del aceite y agua producto de la condensación en embudo de separación.

5. Separación del aceite de la fracción acuosa por diferencias de densidad (aceite parte superior, agua parte inferior).

Para la presente investigación se hirvieron 1,000 mL de agua destilada en un matraz de 2,000 mL conectado con tubo de vidrio a la base interior de otro matraz de la misma capacidad con 150 g de follaje seco de orégano. El vapor generado, una vez que pasa sobre el follaje (agua y aceites volátiles), se enfrió en serpentín (con agua corriente); con ello se condensaron el agua y el aceite, ambos se recogieron en un embudo de separación y por diferencia de densidad se eliminó el agua y se recolectó el aceite.

Producción de orégano

Los resultados obtenidos en los bloques evaluados (tres niveles de humedad) y silvestre (testigo) se ordenan en el Cuadro 1; como se puede advertir, la humedad proporcionada a 2 /3 de la capacidad de campo del suelo favorece la expresión de las variables económicas: peso húmedo y seco, además de que representa un menor gasto de agua de riego. En este tratamiento, el peso húmedo (2.2 kg) y seco (1.3 kg) promedio por planta, equivale a un rendimiento aproximado de 22 ton y 13 ton por hectárea, respectivamente, que resultó superior a 7.6 ton ha^.-1 para un cultivo de orégano bajo riego por goteo (Galván et al ., 2005), en que la altura (0.98 m) y la cobertura (0.84 m) también fueron inferiores a lo registrado en el presente trabajo. Es importante destacar que los datos aquí reunidos proceden de una plantación de 5 años donde no se ha cosechado, por lo que la altura (1.63 m) y la cobertura (1.50 m) son más grandes a los datos consignados en trabajos similares (Reyes et al ., 2002; Silva, 1999). Incluso la materia seca útil por planta determinada en este estudio (264 g) fue superior a lo citado (180 g) para un cultivo de orégano bajo riego por goteo (Galván et al ., 2005).

También se observa la superioridad en todas las variables estudiadas del orégano bajo cultivo, en comparación al silvestre; particularmente, en la parte útil por planta (producto) se establece una diferencia cinco veces mayor en rendimiento del cultivado respecto al testigo, situación parecida a la consignada en otros trabajos, cuya producción bajo riego es mayor (8.7 ton ha^-1) a la de temporal ( 2.0 ton ha ^-1) y a la de tipo silvestre (0.33 ton ha^-1) (Reyes y Ortega, 2002).

Con el fin de detectar algún indicador que sirva para estimar la producción de materia seca útil de orégano cultivado, en función a las variables de la planta, se realizó el análisis de correlación, lo que permitió determinar que el peso húmedo y el peso seco son los que tuvieron mayor probabilidad en comparación con la cobertura y altura de planta. Sin embargo, su grado de correlación (R²) es bajo (Cuadro 2). En cambio, el peso húmedo muestra una correlación altamente significativa en relación al peso seco, así como la altura y la cobertura con respecto al peso; otra variable de interés, que incluso se utiliza para determinar cobertura, es la altura, la que también presenta alta correlación en las plantas de orégano aquí estudiadas (silvestre y cultivado).

Método de extracción de aceite

La extracción de aceite de orégano a partir de la destilación tradicional difiere de la destilación por arrastre con vapor de agua en que para este último se tiene en recipientes separados el agua en ebullición y el follaje Esta única modificación muestra una diferencia significativamente superior en el método de arrastre con vapor de agua de casi la mitad del rendimiento de aceite obtenido. Este resultado no se alcanzó en el estudio realizado para ambos métodos por Cruz y Esparza (1997), debido a la falta de presión y pérdida de calor en el paso de un matraz a otro, de modo que es necesario sellar el conducto de vapor del recipiente del agua en ebullición al del follaje. Por otra parte, la técnica de arrastre con vapor de agua ha sido recomendado desde 1982 (Ríos, 1982) y su empleo en plantas semi-industriales genera rendimientos superiores en orégano mexicano (6.5%), en comparación con el producto griego (1.5%) y el turco (1.5%) (Hernández Burgette et al. , 2005). Así mismo, existen registros de rendimientos de aceite del orden de 1.52 % ± 0.83 % (Cruz y Esparza, 1997), que es inferior a los obtenidos en el presente trabajo (Cuadro 3).

Se aprecia que dentro de las condiciones de humedad sobresale ligeramente el tratamiento medio (2 / 3 C.C.), pero igual se establece que un cultivo bajo buen riego (3 / 3 C.C.) produce una cantidad de aceite aceptable.

De manera específica y para resaltar el efecto del orégano bajo cultivo contra el silvestre, en cuanto a su contenido de aceite, se presenta el Cuadro 4. Aquí se advierte una diferencia significativa en el mayor contenido de aceite en los tratamientos de humedad (cultivo), respecto al tipo silvestre. Lo anterior es opuesto a lo consignado por Reyes y Ortega (2002), cuyo rendimiento de aceite es de 2.55% en poblaciones naturales y 2.14% bajo condiciones de riego, mediante la extracción de aceite de arrastre con vapor de agua.

Los valores altos de producción en orégano cultivado, referidos como peso seco y húmedo, así como en altura y cobertura, pero en virtud de que no hubo aprovechamientos anteriores, el rendimiento de la parte útil fue afectado por el exceso de tallos (ramas).

El tratamiento de humedad de 2 / 3 de la capacidad de campo del suelo ofrece los mejores valores en las variables evaluadas, además de que representa un ahorro importante de agua.

El método de extracción de aceite por arrastre con vapor de agua fue significativamente superior en rendimiento de aceite, respecto al método tradicional por cocción.

El orégano bajo cultivo resultó superior en producción de follaje y parte útil de la planta, así como en el contenido de aceite, en comparación con el tipo silvestre.

REFERENCIAS

Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO). 2005. El Orégano Mexicano: Oro Vegetal. Comisión Nacional de Biodiversidad. http. www.conabio.gob.mx/biodiversites.htm. (12 de noviembre de 2007).         [ Links ]

Cruz S., E. y S. Esparza G. 1997. Efecto del tamaño de partícula y método de extracción en la obtención de aceite de orégano. Tesis Licenciatura Escuela de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Universidad Juárez del Estado de Durango, Gómez Palacio, Dgo. México. pp 1-27.         [ Links ]

De la Fuente E., M. P. 2006. Aplicación de aceite esencial de orégano ( Lippia berlandieri ) en la conservación de carne de pollo. Tesis Ingeniería en Ciencias y Tecnología de los Alimentos. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coah. México. 69 p.         [ Links ]

Galván L. R., M. Berzoza M. y R. Silva V. 2005. Adaptación y producción de orégano bajo riego por goteo y gravedad. In : Gómez L., F., R. Almeida M., M. Bejar H. y G. Nevarez M. (Eds). 2005. Orégano; Aprovechamiento, Cultivo e Industrialización en México. Segunda Reunión Nacional sobre Orégano. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 156 p.         [ Links ]

Gómez L., F., R. Almeida M., M. Bejar H. y G. Nevarez M. (Eds). 2005. Orégano; Aprovechamiento, Cultivo e Industrialización en México. Segunda Reunión Nacional sobre Orégano. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 156 p.         [ Links ]

Hernández B., J.M., E. A. Carrillo C. y E. Valdez R. 2005. Obtención de aceite de orégano por el método de arrastre con vapor de agua. In : Gómez L., F., R. Almeida M., M. Bejar H., G. Nevarez M. (Eds). 2005. Orégano; Aprovechamiento, Cultivo e Industrialización en México. Segunda Reunión Nacional sobre Orégano. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 139-146 p.         [ Links ]

Jacinto S., R. 2007. Identificación y selección de líneas de orégano ( Lippia berlandieri ) sobresalientes en la producción de timol y carvacrol. Tesis de Maestría. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 124 p        [ Links ]

Martínez D., M. 2005. Clasificación y evaluación de orégano ( Lippia graveolens ) en base al rendimiento de aceites esenciales en la región norte de Jalisco. In Gómez L., F., R. Almeida M., M. Bejar H., G. Nevarez M. (Eds). 2005. Orégano; Aprovechamiento, Cultivo e Industrialización en México. Segunda Reunión Nacional sobre Orégano. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 156 p.         [ Links ]

Morales A., G. 2005. Aplicación de aceite esencial de orégano ( Lippia berlandieri ) en la conservación de carne de res. Tesis Ingeriría en Ciencias y Tecnología de los Alimentos. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coah. México. 53 p.         [ Links ]

Nuyen D., C. 2007. Aplicación de aceite esencial de orégano ( Lippia berlandieri ) en la conservación de carne de pavo. Tesis Ingeniería en Ciencias y Tecnología de los alimentos. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Saltillo, Coah. México. 85 p.         [ Links ]

Reyes C., J. y S. A. Ortega R. 2002. Aprovechamiento, Manejo y Cultivo de Orégano en la Región Lagunera. Folleto para Productores No. 6. SAGARPA- INIFAP- CIRNOC- CELALA. Matamoros, Coah. México. 21 p.         [ Links ]

Ríos Z., C. I. 1982. Panorama de la Industrialización y comercialización del Orégano. In : 2da. Reunión Nacional sobre Ecología, Manejo y Domesticación de las Plantas Útiles del Desierto. Pub. Esp. No. 43 INIF- SARH, México. D.F. México. 163 p.         [ Links ]

Ruiz M., M. L., S. O. Mendoza D. y J. Zavala N. 2007. Determinación de compuestos fenólicos de tres poblaciones de orégano ( Lippia graveolens Kunt). Universidad Autónoma de Querétaro Facultad de Ciencias Naturales. http://www.uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias-VII/UAQ%20Ruiz%20Maqueda.doc (18 de noviembre de 2007).         [ Links ]

Silva V., R. 1999. El Orégano como una alternativa de producción agrícola sustentable para las zonas áridas y semiáridas. Folleto para productores No. 11. CIRENA- SEP- Fund. PRODUCE. Salaices, Chih. México. 19 p.         [ Links ]

Silva V. R. y A. P. González. 2005. Influencia del estrés hídrico y las etapas fenológicas en la producción y composición de aceite de orégano. In : Gómez L., F., R. Almeida M., M. Bejar H.y G. Nevarez M. (Eds). 2005. Orégano; Aprovechamiento, Cultivo e Industrialización en México. Segunda Reunión Nacional sobre Orégano. URUZA-UACh. Bermejillo, Dgo. México. 156 p.         [ Links ]

Silva V., R. 2006. Identificación, Selección y Reproducción de Genotipos de Orégano Sobresalientes en la Producción de Timol y/o Carvacrol. CIRENA de Salaices, Chih. http://cosnet.sep.gob.mx/recursos_en_linea/wordpress/?p=57 (13 de diciembre de 2007).         [ Links ]