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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN CAMPO 1 DESARROLLO Y EVALUACIÓN HIDRATANTE Y SENSORIAL DE FORMULACIONES DE CREMAS HIPERHIDRATANTES CON MUCILAGO DE NOPAL (Opuntia ficus - indica) Y AGENTES HIDRATANTES CONVENCIONALES T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÌTULO DE LICENCIADA EN FARMACIA P R E S E N T A: MONICA SILVA PIMENTEL ASESOR: DR. DAVID QUINTANAR GUERRERO CUAUTITLAN IZCALLI, ESTADO DE MÉXICO 2016 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. I AGRADECIMIENTOS …A mi MADRE, … A mi HERMANO, … A DIOS, …A mis AMIGOS Y CONOCIDOS, … A mis PROFESORES, … A la UNAM, …POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPIRITU. II DEDICATORIAS A DIOS. Por permitirme llegar hasta este punto de mi vida. Por nunca abandonarnos y brindarnos paz a mi familia y a mí. A MI MADRE ANGELES. Por enseñarme los valores necesarios para construir bases estables para vivir. Por su apoyo incondicional ante las adversidades. A MI HERMANO ANGEL. Por ser un ejemplo y compartir su conocimiento. A COMPAÑEROS Y AMIGOS: JUAN CARLOS, DIANA, JUAN DE DIOS, DULCE, NOEMI, BRENDA, FRIDA, ALEX, ETC. Que compartieron; alegrías, enojos, risas, palabras de aliento y experiencias, durante la carrera que no olvidare. A MI NOVIO HÉCTOR. Por aparecer en mi vida, ser parte de ella y apoyarme en mis proyectos. A MI ASESOR Dr. DAVID QUINTANAR. Por brindarme una oportunidad para realizar esta tesis, por el tiempo y la disposición. A MIS PROFESORES. Por tener paciencia durante mi aprendizaje. A LA UNAM. Por darme la oportunidad de ser parte de ella. III No necesito saberlo todo, tan sólo necesito saber dónde encontrar aquello que me hace falta, cuando lo necesite. (Albert Einstein) IV INDICE INDICE DE FIGURAS……………………………………………………………...……... VII INDICE DE TABLAS…………………………………………...………………………… XI 1. INTRODUCCIÒN ........................................................................................................................... 1 2. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 3 2.1 Objetivo general .................................................................................................................... 3 2.2 Objetivos particulares ............................................................................................................ 3 3. HIPÓTESIS .................................................................................................................................... 3 4. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................ 4 4.1. La piel ...................................................................................................................................... 4 4.1.1 Anatomía de la piel ............................................................................................................. 4 4.1.2 Fisiología de la piel ........................................................................................................ 9 4.2. Clasificación de la piel según Fitzpatrick y Bauman. ....................................................... 9 4.3. Hidratación de la piel........................................................................................................... 12 4.4. Deshidratación en la piel .................................................................................................... 13 4.5. Efecto del medio ambiente y agentes químicos sobre la piel ..................................... 15 4.5.1 Efecto del medio ambiente sobre la piel ........................................................................ 15 4.5.2 Efectos de agentes químicos sobre la piel .................................................................... 16 4.6. Tipos de emulsiones ............................................................................................................... 19 4.7. Cremas hidratantes ............................................................................................................. 22 4.7.1. Ingredientes de las cremas hidratantes y sus mecanismos de acción en la piel ... 22 4.8. El nopal ................................................................................................................................. 24 4.8.1. Los nopales .................................................................................................................. 24 4.8.2 Origen y distribución geográfica ...................................................................................... 26 4.8.3. Variedades cultivadas ...................................................................................................... 27 4.8.4. Descripción de la planta ............................................................................................. 28 4.8.4.1 La Raíz ............................................................................................................................. 28 4.8.4.2 El tallo .............................................................................................................................. 29 4.8.4.3 Flor y fruto ....................................................................................................................... 30 4.9. Usos científicos del nopal ................................................................................................... 32 V 4.10. Género Opuntia-Ficus-Indica............................................................................................... 37 4.11. Componentes químicos del género (Opuntia-ficus-indica) ............................................. 38 4.12. Mucilago de nopal (Opuntia-ficus-Indica) ......................................................................... 40 4.12.1 Características físicas y químicas del mucilago del nopal ........................................ 40 4.12.2 Usos del mucilago de nopal ........................................................................................... 43 4.12.3 Mucilago de nopal como agente hidratante ................................................................ 44 5. METODOLOGIA EXPERIMENTAL .............................................................................................. 46 5.1 Reactivos, materiales y equipos empleados .................................................................. 46 5.2 Metodología .............................................................................................................................. 47 5.2.1 PARTE 1: Elaboración de las cremas con y sin mucilago de nopal .......................... 47 5.2.1.1 Obtención y selección de los materiales a emplear ................................................. 47 5.2.1.2 Elaboración de las cremas .......................................................................................... 48 5.2.1.3 Pruebas de control de calidad a las cremas ..............................................................49 5.2.2 PARTE 2: Pruebas en el laboratorio de las propiedades hiperhidratantes de las cremas ........................................................................................................................................... 50 5.2.2.1 Pruebas de perdida transpidermal en antebrazos de personas con Tewametro TM 120 (Courage & khazaka) ................................................................................................... 50 5.2.2.2 Pruebas de hidratación en antebrazos de personas con Corneometro CM 825 (Courage & khazaka) .................................................................................................................. 51 5.2.3 PARTE 3: Aplicación de pre-cuestionarios y cuestionarios acerca de las cremas 53 5.2.3.1 Aplicación de pre-cuestionarios ................................................................................... 53 6.2.3.2 Entrega de cremas para su aplicación y llenado de cuestionarios (duración 15 días). .............................................................................................................................................. 53 6. RESULTADOS Y ANÁLISIS ......................................................................................................... 56 6.1 PARTE 1 Elaboración de cremas con y sin mucilago de nopal ........................................ 56 6.1.1 Cremas elaboradas ........................................................................................................... 56 6.1.2 Pruebas de control de calidad ......................................................................................... 57 6.1.2.1 pH ..................................................................................................................................... 57 6.1.2.2 Viscosidad aparente ...................................................................................................... 57 6.1.2.3 Gravedad especifica ...................................................................................................... 57 6.1.2.4 Tipos de emulsión .......................................................................................................... 58 6.1.2.5 Prueba con centrifuga ................................................................................................... 58 6.1.2.6 Control microbiológico ................................................................................................... 58 VI 6.2 PARTE 2: Pruebas en el laboratorio de las propiedades hiperhidratantes de las cremas ............................................................................................................................................................ 59 6.2.1 Pruebas de perdida transpidermal (TEWL) en antebrazos de personas con Tewametro TM 120 (Courage & khazaka) .............................................................................. 59 6.2.2 Pruebas de hidratación en antebrazos de personas con Corneometro CM 825 (Courage & khazaka) .................................................................................................................. 63 6.3 PARTE 3: Aplicación de pre-cuestionarios y cuestionarios acerca de las cremas ....... 69 6.3.1 Aplicación de pre-cuestionarios ...................................................................................... 69 6.3.2 Recolección de cuestionarios .......................................................................................... 69 7. CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 72 8. REFERENCIAS ........................................................................................................................... 73 9. ANEXOS ................................................................................................................................... 79 VII INDICE DE FIGURAS Figura 1. Estructura de la piel………………………………………………………..… 5 Figura 2. Células de la piel……………………………………………………..……… 5 Figura 3. Estructura de la epidermis………………………………………………..… 7 Figura 4. Estructura de la dermis…………………………………………………..…. 8 Figura 5. Piel hidratada………………………………………………….…………….. 13 Figura 6. Comparación entre piel seca y normal…………………………………… 14 Figura 7. Efecto del calor en la piel………………………………………………….. 16 Figura 8. Efecto de agentes irritantes en la piel……………………………………. 17 Figura 9. Crema agua en aceite…………………………………………………….. 19 Figura 10. Crema aceite en agua……………………………………………………. 20 Figura 11. Cremas agua/aceite/agua y aceite/agua/aceite………………………. 20 Figura 12. Cremas hidratantes……………………………………………………….. 22 Figura 13. Los nopales………………………………………………………………… 24 Figura 14. Cultivos de nopales……………………………………………………….. 25 Figura 15. Distribución del nopal (Opuntia spp) en el mundo…………………………………………………………………………………… 26 Figura 16. Especies más comunes del nopal en México………………………….. 27 Figura 17. Partes que conforman al nopal…………………………………………… 28 Figura 18. Raíz del nopal………………………………………………………………. 29 VIII Figura 19. Tallo del nopal……………………………………………………………… 30 Figura 20. Diferentes tipos de flores del nopal……………………………………… 31 Figura 21. Diferentes tipos de frutos del nopal……………………………………… 31 Figura 22. Nopal Opuntia-Ficus-Indica………………………………………………. 37 Figura 23. Mucilago de nopal…………………………………………………………. 40 Figura 24. Proceso de purificación del mucilago de nopal………………………… 41 Figura 25. Morteros de cal con mucilago de nopal…………………………………. 43 Figura 26. Plástico biodegradable con mucilago de nopal………………………… 44 Figura 27. Cosméticos con mucilago de nopal……………………………………… 44 Figura 28. Estudios con mucilago de nopal………………………………………..... 45 Figura 29. Elaboración de cremas…………………………………………………….. 48 Figura 30. Procedimiento para obtención de TEWL………………………………… 51 Figura 31. Procedimiento para obtener la hidratación de la piel..………………… 52 Figura 32. Entrega de cremas y cuestionarios………………………………………. 54 Figura 33. Metodología Experimental………………………………………………… 55 Figura 34. Producto terminado con y sin mucilago de nopal.………………………. 56 Figura 35. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca derecha comparando las cremas 1(glicerina) y 3 (glicerina con mucilago)…………………………………….. 59 Figura 36. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca izquierda comparando las cremas 1(glicerina) y 3(glicerina con mucilago)……………………………………… 59 Figura 37. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca derecha comparando las cremas 2(sorbitol) y 4 (sorbitol con mucilago)……………………………………….. 60 IX Figura 38. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca izquierda comparando las cremas 2 (sorbitol) y 4 (sorbitol con mucilago)………………………………………. 60 Figura 39. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca derecha comparando las cremas 3 (glicerina con mucilago) y 4 (sorbitol con mucilago)…………………….. 60 Figura 40. Perdida transpidermal obtenida en la muñeca izquierda comparando las cremas 3 (glicerina con mucilago) y 4 (sorbitol con mucilago)…………………...... 60 Figuras 41 y 42. Pruebas de múltiples rangos para TEWL por componentes en el antebrazo derecho e izquierdo…………………………………………………………. 61 Figura 43. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en el antebrazo derecho comparándolas cremas 1 (glicerina) y 3 (glicerina con mucilago)………………………………………………………………… 64 Figura 44. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en el antebrazo izquierdo comparándolas cremas 1 (glicerina) y 3 (glicerina con mucilago)…………………………………………………………………. 64 Figura 45. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en la muñeca derecha comparando las cremas 2(sorbitol) y 4 (sorbitol con mucilago)…………………………………………………………………... 64Figura 46. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en la muñeca izquierda comparando las cremas 2(sorbitol) y 4(sorbitol con mucilago)……………………………………………………………….… 64 Figura 47. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en la muñeca derecha comparando las cremas 3(glicerina con mucilago) y 4(sorbitol con mucilago)………………………………………………….. 65 Figura 48. Variación de la constante dieléctrica debido a los cambios de hidratación de la piel obtenida en la muñeca izquierda comparando las cremas 3(glicerina con mucilago) y 4 (sorbitol con mucilago)…………………………………………………. 65 X Figuras 49 y 50. Pruebas de múltiples rangos para hidratación por componentes en el antebrazo derecho e izquierdo……………………………………………………… 67 Figura 51. Resultados del cuestionario aplicado durante 15 días para las cremas 1 y 3………………………………………………………………………………………….. 69 Figura 52. Resultados del cuestionario aplicado durante 15 días para las cremas 2 y 4………………………………………………………………………………………….. 70 XI INDICE DE TABLAS Tabla 1. Clasificación de fototipos de la piel según FITZPATRICK……..……....… 10 Tabla 2. Clasificación de tipos de piel según BAUMAN……………………………… 11 Tabla 3. Irritantes y sensibilizantes cutáneos en las profesiones en que puede producirse el contacto con la piel…………………………………………………....…. 18 Tabla 4. Clasificación taxonómica del nopal…………………………………..…….... 25 Tabla 5. Porcentajes de los componentes en el nopal………………………………. 39 Tabla 6. Componentes principales en las partes del nopal…………………………. 39 Tabla 7. Reactivos, materiales y equipos empleados durante el proyecto…..…... 46 Tabla 8. Formulaciones de cremas…………………………………………..………... 47 Tabla 9. Componentes de las cremas liquidas……………………………………….. 56 Tabla 10. Pruebas microbiológicas……….………………………………..……….…. 59 Tablas 11 y 12. Análisis estadístico de TEWL para antebrazo derecho e izquierdo 61 Tabla 13. ANOVA para TEWL para el antebrazo derecho e izquierdo………....…… 62 Tabla14. ANOVA para TEWL para el antebrazo derecho e izquierdo...................... 63 Tablas 15 y 16. Análisis estadístico de hidratación para antebrazo derecho e izquierdo……………………………………………………………………………………. 67 Tabla 17 y 18. ANOVA para hidratación de la piel…………………………………….. 68 1 1. INTRODUCCIÒN En la actualidad uno de los principales problemas en la población en México, es la resequedad en la piel, la Academia Mexicana de Dermatología menciona que del 15 a 20 % de las personas pueden ser propensas a desarrollarla ya sea por factores endógenos o exógenos, dentro de estos se encuentran; los ambientales (climas fríos y secos), procesos patológicos como la diabetes, deficiencia de vitamina A, deshidratación, desnutrición y envejecimiento cutáneo [1]. La resequedad es un malestar en el que se pierde la hidratación de la piel o contenido de agua en ella lo que provoca que su función como defensa disminuya. Esto no solo se debe a la pérdida de agua sino que también, se pierden sustancias higroscópicas (fijadoras de agua) como la urea, lactato y aminoácidos, que atrapan y fijan humedad en la piel, cuya presencia en la piel es natural (factores hidratantes naturales, FHN) [2]. La falta de estas sustancias se ve reflejada en síntomas como: descamación, comezón, fisuras y en ocasiones puede acompañarse de un sangrado, estas condiciones si no se atienden pueden llegar a provocar infecciones graves en la piel [3]. Esta situación crea la necesidad de buscar alternativas para proteger la piel, provocando que las personas compren más productos cosméticos para solucionar este problema. En muchas ocasiones se hace uso de productos con publicidad falsa y costos variados, que solucionan aparentemente el problema y de una manera rápida, sin saber si son o no adecuados para su tipo de piel, lo cual termina agravando la situación, por lo cual es importante tener la información adecuada para no cometer este tipo de errores. Es por ello que la industria cosmética tiene como objetivo elaborar productos que cubran las necesidades que requiere la piel en la actualidad, para que esta se encuentre sana. Con el fin de lograrlo se están desarrollando productos innovadores que contienen ingredientes naturales, para que sean menos agresivos y en algunos casos exista una mayor afinidad de estos ingredientes con la composición bioquímica de la piel, mejorando las funciones dérmicas. Por todo lo anterior, este trabajo de investigación se realiza con la finalidad de formular cuatro diferentes cremas corporales, empleando mucilago de nopal (Opuntia ficus indica), un recurso natural abundante en el territorio mexicano que junto con agentes humectantes convencionales (glicerina o sorbitol) logran un sinergismo lo cual da como resultado un efecto hiperhidrante y mejora la hidratación de la piel de las personas, de esta manera se pretende ofrecer una opción para resolver uno de 2 los de los principales problemas de la piel que presenta en la actualidad la población en México que es la resequedad. 3 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general Realizar pruebas de hidratación y perdida transepidermal en la piel de personas por medio de los instrumentos como; el Tewametro TM 120 (Courage & Khazaka) y el Corneómetro CM 825 (Courage & Khazaka) para conocer si existe un efecto hiperhidratante con las cremas que contienen mucilago-hidratante en la piel de la población. 2.2 Objetivos particulares Emplear mucilago de nopal dentro de dos formulaciones para aprovechar uno de los recursos naturales más abundantes en México como lo es el nopal. Formular 4 diferentes cremas líquidas con mucilago de nopal y agentes hidratantes convencionales como glicerina y sorbitol para obtener un efecto sinérgico de hiperhidratación. Comparar las formulaciones, mediante parámetros físico-químicos como pH, gravedad específica, densidad, tipo de emulsión, viscosidad para conocer las características que presenta cada crema. Seleccionar candidatos adecuados, aplicar las cremas y un cuestionario durante los 15 días que dura la prueba para conocer el efecto que provocan en la piel y poder seleccionar la formulación que tiene un mayor incremento en la hidratación de la piel. 3. HIPÓTESIS Las propiedades higroscópicas del mucilago de nopal junto con otros adyuvantes hidratantes como la glicerina o el sorbitol dentro de una formulación cosmética tendrán un efecto sinérgico, aumentando la hidratación de la piel, dando como resultado una crema corporal hiperhidratante la cual ayudara a resolver la resequedad de la piel. 4 4. MARCO TEÓRICO 4.1. La piel 4.1.1 Anatomía de la piel Conocer la estructura de la piel permite comprender, como es que funciona cada una de las partes que la conforman y con ello se puede brindar el cuidado que requiere la piel. Como se sabe la piel del ser humano es el órgano más grande del cuerpo, tiene un grosor entre 0.5 a 4.0 milímetros en la mayor parte, esta puede variar dependiendo de la zona, un ejemplo es la piel en la planta de los pies que suele ser más gruesa debido al roce constante que tiene con el exterior [4]. La piel también presenta ciertas características como; elasticidad, resistencia y permeabilidad selectiva. La elasticidad permite realizar una gran cantidad de movimientos y adaptarse al aumento o disminución del tamaño de las estructuras que se encuentran por debajo de ella cuando es necesario. La resistencia en algunas ocasiones permite mayor fricción, peso, presión y no se rompe con facilidad debido a su grosor. Con respecto a la permeabilidad selectiva, la piel dentro de sus componentes importantes contiene queratina lacual impide la pérdida de agua y a su vez solo permite la entrada de sustancias específicas. La piel consta de tres capas diferentes: epidermis, dermis e hipodermis o tejido subcutáneo, como se muestra a continuación (Figura 1). 5 Figura 1. Estructura de la piel [5]. La primer capa es la epidermis, esta se encuentra expuesta al medio ambiente, al ser la más externa está constituida por células que se regeneran constantemente. Estas células suelen ser de tres tipos básicos: queratinocitos, melanocitos y células de Langerhans. También se encuentran las células de Merkel que suelen encontrarse en las palmas de las manos y las plantas de los pies, situadas directamente sobre la membrana basal [6]. En la figura 2 se muestran las células de la piel. Figura 2. Células de la piel [7]. 6 Los queratinocitos representan el 90% de las células en la epidermis, estas se encargan de producir la queratina y de originar gránulos laminares. El 8% son los melanocitos, que son células dendríticas y se encargan de producir melanina que sirven como protección solar. En una menor proporción se encuentran las células de Langerhans que se originan en la médula ósea roja y emigran a la epidermis, la función de estas células es inmunitaria. Por último están las células de Merkel que se localizan en la capa más profunda de la epidermis y están en contacto con células nerviosas. La epidermis a su vez presenta 5 estratos que del exterior al interior son: Estrato córneo: Consta de 25 a 30 capas compuestas por células muertas que se convirtieron en queratina por lo que se le llaman células queratinizadas ya que perdieron su contenido líquido y están constituidas únicamente por 20% de agua en comparación con las células de la capa más interna que contienen cerca de 70% [8]. Estas células están en constante descamación y son sustituidas por células más internas. Estrato lúcido: Se localiza entre el corneo y granuloso, solo se encuentra en las palmas de las manos y los pies. Está constituido de 3 a 5 capas de queratinocitos muertos, planos y transparentes que en pieles muy delgadas no se logra ver. Estrato granuloso: Tiene alrededor de 3 a 5 capas de queratinocitos aplanados. En este estrato las células pierden su núcleo por lo que se vuelven quebradizas de igual manera existe una acumulación de gránulos los cuales son envueltos por una membrana y liberan una secreción lipídica que llena los espacios de la epidermis. Estrato espinoso: Consiste en varias capas de queratinocitos poliédricos, su forma las hace que se vean como espinas, cada prolongación espinosa y haces de filamentos intermedios del citoesqueleto se insertan en desmosomas, estos son responsables de la estructura continua y flexible de la piel que originan la unión estrecha entre las células [7]. Estrato basal: Es el más interno y consiste en una sola hilera de queratinocitos cúbicos o cilíndricos, algunos de los cuales son células madre, que están en división celular constante para producir nuevos queratinocitos [7]. En este estrato no solo se encuentran a los queratinocitos, sino que también están dispersos los melanocitos, las células de Merkel y las células de Langerhans. A continuación en la figura 3 se observan los estratos de la epidermis. 7 Figura 3. Estructura de la epidermis [9]. . La segunda capa es la dermis compuesta por una red de colágeno, fibras elásticas, nervios, vasos sanguíneos, glándulas sebáceas, las bases de los vasos sanguíneos y de los folículos pilosos, como se observa en la figura 4. La dermis se divide en dos capas: La capa papilar y la capa reticular 8 Figura 4. Estructura de la dermis [10]. La capa papilar se encuentra subyacente a la dermis. Consiste en un tejido conectivo areolar que contiene fibras elásticas finas. Su área superficial se debe a las papilas dérmicas. Algunas de estas papilas incluyen receptores táctiles, denominados corpúsculos táctiles o de Meissner [7]. En estas papilas dérmicas también existen terminaciones nerviosas que envían impulsos para las sensaciones en la piel. La segunda capa corresponde a la reticular, esta se encuentra en la parte más profunda de la dermis, la cual consiste en tejido conectivo denso e irregular con haces de fibras de colágena y algunas fibras elásticas gruesas [11]. Estas fibras forman una red donde los adipocitos, folículos pilosos, nervios glándulas sebáceas y sudoríparas se depositan. El extracto más interno de la piel se llama hipodermis que es el tejido subcutáneo, es una red de tejido conectivo en la que se encuentran los adipocitos cuya función es la reserva nutritiva, amortiguador de golpes, protección de tejidos profundos y da una forma redondeada agradable al cuerpo y es más abundante en el sexo femenino en un 10 % en la masa corporal que en el sexo masculino DERMIS 9 4.1.2 Fisiología de la piel La piel protege al cuerpo humano del exterior, a través de diversas funciones como: la detección de estímulos sensoriales, la permeabilidad selectiva, la absorción de las radiaciones UV, la termorregulación y la producción de vitamina D [11]. En la detección de estímulos sensoriales participan los sitios receptores de la piel, los cuales detectan cambios en la temperatura y presión. Estos receptores reaccionan a los estímulos externos e interpretan lo que está ocurriendo en el mundo exterior. La combinación de estos estímulos resulta en sensaciones de comezón, quemadura y cosquilleo [8]. Este tipo de sensaciones permiten que el cuerpo se mantenga a salvo de los peligros del exterior. La piel no solo provee sensaciones, también impide la entrada de agentes externos dañinos por medio de su pH ácido el cual mata a la mayoría de bacterias y microorganismos. Otro ejemplo es la melanina que protege de la radiación UV. Otra forma de proteger a la piel es el contenido lipídico que evita la pérdida excesiva de agua y de electrolitos de la piel. La termorregulación provee una protección que impide la aparición de un choque de calor, a través de la dilatación y constricción de los vasos sanguíneos en la dermis, así como la sudoración que utiliza la evaporación para enfriar al cuerpo. La sudoración tiene otra función la cual es secretar productos de desecho tales como la urea, el ácido úrico y amoniaco [8]. La piel también secreta otras sustancias como el sebo y la vitamina D. El sebo tiene propiedades antimicóticas y antibacterianas, mientras que la vitamina D mediante la exposición a los rayos ultravioleta y gracias a las enzimas del hígado y los riñones es modificada para producir el calcitriol, el cual participa en la absorción del calcio en los alimentos. 4.2. Clasificación de la piel según Fitzpatrick y Bauman. Conocer las diferentes clasificaciones de la piel permite ampliar la visión los diferentes tipos de pieles y sus características, de esta manera comprender la importancia de cuidar y mantener una piel sana. Todas las personas tienen diferente tipo de piel ya sea por diversas causas desde genéticas hasta climáticas. Es por ello que se han creado varias clasificaciones sobre el tipo de piel. Uno de ellas es la escala Fitzpatrick, considerada una clasificación de fototipo de piel. El fototipo es la capacidad de adaptación al sol que tiene cada persona desde que nace, es decir, el conjunto de características que determinan si una piel se 10 broncea o no, cómo y en qué grado lo hace. Cuanto más baja sea esta capacidad, menos se contrarrestarán los efectos de las radiaciones solares en la piel [12]. Esta clasificación va del 1 al 6 y el tipo del color es determinado según la cantidad de pigmento o melanina que contienen las células de la piel. Las cuales son determinadas por la raza, como se puede observar a continuación (Tabla 1). Tabla 1. Clasificación de fototiposde la piel según Fitzpatrick [13]. Tipo de piel Definición del tipo de piel Reacción de la piel bajo la exposición a la luz UV Comentarios sobre el tipo de piel 1 Vello pelirrojo-rubio Ojos azules Piel muy clara Siempre se quema No se broncea Piel muy clara, a veces pecosa Normalmente admiten que se queman 2 Vello de claro a intermedio Ojos de claros a intermedios Piel de clara a intermedia Normalmente se quema Rara vez se broncean Normalmente es la primera consideración: Normalmente niegan que se queman pero admiten que necesitan tener cuidado con el sol 3 Pelo medio Ojos intermedios a oscuros Piel de media a oliva Se queman moderadamente Normalmente se broncean Normalmente no reconocen que se quemen moderadamente si se exponen moderadamente. Comentan que pueden tener un buen bronceado si tienen cuidado 4 Pelo oscuro Ojos oscuros Oliva oscura a morena clara Se queman levemente Moreno intermedio Consideran que se broncean fácilmente. Rara vez se queman con una exposición moderada en climas norteños. Normalmente se sorprenden si se queman ligeramente 5 Pelo oscuro Ojos oscuros Piel oscura Rara vez se queman Moreno profundo Rara vez se queman. Solo les sucede si se exponen a una intensidad muy fuerte después de meses 6 Pelo oscuro Ojos oscuros No se queman Estos individuos tienen una pigmentación muy buena que les aporta una protección excepcional contra la luz ultravioleta Para la zona facial existe la clasificación de BAUMAN que consta de 16 tipos de piel como se muestra a continuación (Tabla 2). 11 Tabla 2. Clasificación de tipos de piel según BAUMAN [14]. GS GR CS CR PA GSPA GRPA CSPA CRPA PE GSPE GRPE CSPE CRPE NA GSNA GRNA CSNA CRNA NE GSNE GRNE CSNE CRNE Claves: G (Grasa), C(Seca), S(Sensible), R(Resistente), P(Pigmentada), N(No pigmentada), A(Arrugada), E(Estirada). Como se observa en la tabla 2 se describe la clasificación de acuerdo a los diferentes tipos de piel, la cual muestra diversas combinaciones, esta clasificación aplica tanto para la zona facial como para la zona corporal. Por otra parte existe otro tipo de clasificación de la piel, que solo aplica para la zona corporal que consta de 4 tipos diferentes: piel normal, piel seca o deshidratada e hiperqueratosa, piel grasa seborreica o con acné y piel sensible o con problemas vasculares [15]. La piel normal tiene un aspecto sano, esto se debe a que presenta sus secreciones equilibradas y la emulsión epicutánea bien constituida. En este tipo de piel se utilizan cremas hidratantes y nutritivas para mantener su buen estado de hidratación. La piel seca o deshidratada e hiperqueratosa, presenta disminución de secreciones, puede tener zonas hiperqueratosas normalmente en codos y rodillas usualmente se utilizan cremas hidratantes e hidronutritivas. Para la piel seborreica o con acné, este tipo de piel suele ser gruesa, brillante, con puntos negros y acné aquí es importante que las cremas que se apliquen controlen la producción de cebo para mantener un equilibrio en la piel. Por ultimo están las pieles sensibles o con problemas vasculares, pieles muy irritables y pueden variar en la apariencia ya que pueden ser pieles secas o grasas por lo que es importante la aplicación de cremas con activos relajantes. Ya sea la clasificación de Fitzpatrick, Bauman o cualquier otra es importante conocer el tipo de piel para cuidarla de forma adecuada para mantenerla sana. 12 4.3. Hidratación de la piel La hidratación de la piel es una situación necesaria para mantenerla en condiciones saludables y protegerla frente a la posibilidad agresiones externas tanto de enfermedades como de envejecimiento. Cuando una piel luce bien su grado de hidratación es el adecuado. Es por ello que cada capa contiene cierto porcentaje de agua para mantener un equilibrio y cumplir su función adecuadamente, como se muestra a continuación: Estrato corneo: 10-15% de agua Epidermis: 60-65% de agua Dermis: 80% de agua Hipodermis: 20% de agua Estas cantidades de contenido acuoso determinan el grado de hidratación [16]. La hidratación es un proceso natural de la piel que se lleva a cabo principalmente en el estrato corneo el cual contiene lípidos intracelulares que contienen sustancias como: Ceramidas (50-60%) Colesterol (15%) Ácidos grasos poliinsaturados (10-20%) Estos lípidos están presentes en el espacio intracelular del estrato corneo y granuloso, son importantes para la hidratación ya que previenen la difusión de sustancias hidrosolubles, así como la pérdida de los factores de hidratación natural en el estrato corneo [17], estos factores son sustancias presentes en la capa cornea que captan la humedad del ambiente. Entre ellos se encuentran: urea, aminoácidos, ácido pirrolidón carboxílico (PCA), lactato, electrolitos [16]. El ácido pirrolidin carboxílico es un metabolito de la filagrina, este ácido es de suma importancia porque es una sustancia que se caracteriza por su alta higroscopicidad, regula la cantidad y biodisponibilidad del agua intraepidérmica, así como la pérdida de agua transepidermica (TWL) [17]. Estas sustancias forman el factor de hidratación natural que a su vez forma parte del manto hidrolipidico, el cual es una mezcla de sebo, triglicéridos, ácidos grasos libres y sudor que recubre la parte exterior de la epidermis. Este manto mantiene en equilibrio la hidratación de la piel como se muestra a continuación en la figura 5. 13 Figura 5. Piel hidratada [18]. 4.4. Deshidratación en la piel Conocer que es la deshidratación de la piel y que la provoca permite evitar estar en contacto con factores que puedan aumentar la deshidratación, con el fin de proteger la piel. Es importante saber que cuando una piel se encuentra sana se ve luminosa, fresca y con un aspecto agradable, cuando se pierde la capacidad de retener agua existe un desequilibrio que puede verse reflejado en una piel deshidratada que luce como; áspera, opaca, escamosa, flácida, con arrugas, entre otras. La deshidratación se debe a factores externos como el efecto del medio ambiente y agentes químicos sobre la piel, o bien factores internos como el proceso de envejecimiento, problemas de queratinización, hiposecreción sebácea, deshidratación orgánica aguda, entre otros. Dependiendo del mecanismo por el que se produce la deshidratación, se hablara de dos tipos: A. Pieles secas deshidratadas; cuando existe una falta de agua en la capa córnea. B. Pieles secas alipídicas; cuando se produce una disminución de la actividad de las glándulas sebáceas y por tanto se reduce el efecto barrera que proporciona la capa lipídica [19]. 14 La deshidratación no es constante ni es igual en todas las partes del cuerpo, existen determinadas zonas del cuerpo que necesitan una especial atención ya que tienden fácilmente a la deshidratación o sequedad como: las piernas y en general las zonas con pliegues como codos y rodillas. Esto se debe a que en las piernas se tiene menos glándulas sebáceas (hay menos grasa) y por lo tanto el manto hidrolipidico es menor lo que genera una mayor deshidratación en la piel. Por otro lado, los codos y las rodillas, que también contienen menos glándulas sebáceas, sufren constantes rozaduras que afectan directamente al manto hidrolipídico. También puede deberse a un hecho esporádico como haber pasado muchas horas bajo el sol o la aplicación de un cosmético inadecuado. En esta situación la piel tendera a restablecerse por sí sola [16]. En la figura 6 se muestra la diferencia entre una piel sana comparada con una piel deshidratada. Figura 6. Comparación entre piel seca y normal[20]. 15 4.5. Efecto del medio ambiente y agentes químicos sobre la piel 4.5.1 Efecto del medio ambiente sobre la piel En la actualidad la atmósfera contaminada de las grandes ciudades no es el entorno adecuado para mantener la piel saludable y en óptimas condiciones. Científicamente está comprobado que agresiones externas como la contaminación formada por el humo de los coches, de las chimeneas e incluso del tabaco, así como los rayos UVA y UVB, los cambios climáticos o el estrés, alteran la barrera natural que tiene la piel, de manera que se acelera la deshidratación y el envejecimiento prematuro [21]. Esta contaminación va en aumento y la cantidad de componentes dentro del medio ambiente también. El polvo, el humo del automóvil, insecticidas, sustancias de desecho de las fábricas penetran la piel y no solo producen una piel seca y opaca sino que también provocan este envejecimiento prematuro, reflejándose en la superficie de la piel que pierde luminosidad y capacidad para retener agua, lo que significa que se deshidrata, se vuelve seca y, como consecuencia, más vulnerable para el ataque de radicales libres [21]. Los radicales libres son componentes químicos imprescindibles para algunas reacciones celulares y son necesarios para la vida. Dentro del cuerpo esta producción de radicales libres está en equilibrio cuando se sobrepasa la producción de radicales libres sucede la degeneración de tejidos. Cuando el cuerpo no es capaz de neutralizar tantos radicales libres aparece el estrés oxidativo. Las principales consecuencias del estrés oxidativo en la piel son; arrugas, flacidez, deshidratación, sequedad en la piel y alteraciones en la pigmentación [21]. Otro factor que afecta a la piel es la radiación UV. Se sabe que la exposición al sol por un tiempo prolongado y sin protección daña a la piel. Esto se debe a que la radiación UV aumenta la actividad de los radicales libres en la membrana de la célula, liberando productos químicos pro-inflamatorios y dañando las células cutáneas. Los rayos UVB de la radiación UV, penetran en la epidermis hasta la dermis papilar, estos son causantes del eritema epidérmico (quemadura solar), estos rayos UVB son el estímulo de los melanocitos y constituyen el 0.2% de la radiación ultravioleta, que es la principal responsable del cáncer cutáneo. Estas lesiones aparecen a partir de las 2-4 horas de haber estado expuesto a las radiaciones solares, los signos que presentan son color rojo intenso o rosado (eritema) con sensación de dolor, prurito y tirantez de la piel [22]. 16 Por otra parte la temperatura también provoca un daño a la piel ya que cuando esta baja extremamente, afecta la hidratación de la piel volviéndola escamosa y reseca. Esta hidratación también se afecta cuando la temperatura es alta como se ve en la siguiente figura 7. Figura 7. Efecto del calor en la piel [23]. 4.5.2 Efectos de agentes químicos sobre la piel Las actividades que las personas realizan durante el día hacen que la piel este expuesta a sustancias químicas que pueden causar desde un daño superficial como una irritación hasta cáncer de piel. Estas sustancias se dividen en dos tipos: A. Los agentes irritantes: Causan dermatitis irritante de contacto cuando la piel se expone durante el tiempo y la concentración necesaria (figura 8), y B. Los sensibilizantes o alérgenos: Que causan dermatitis alérgica de contacto [24]. 17 Figura 8. Efecto de agentes irritantes en la piel [24]. Debido a ello la Comisión Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo y el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, publicaron una tabla donde se mencionan los irritantes más comunes dependiendo el trabajo que se realiza. En la siguiente tabla se mencionan algunos agentes químicos relacionados con diversas profesiones (tabla 3). Pérdida de lípidos Pérdida de agua 18 Tabla 3. Irritantes y sensibilizantes cutáneos en las profesiones en que puede producirse el contacto con la piel [24]. Profesión Irritantes Sensibilizantes Trabajadores de la construcción Aguarrás, diluyentes, fibra de vidrio, pegamentos Cromatos, resinas epoxi y fenólicas, colofonia, trementina, maderas Técnicos dentales Detergentes, desinfectantes Caucho, monómeros epoxi y acrílicos, aminas catalíticas, anestésicos locales, mercurio, oro, niquel, eugenol (esencia de clavo), formaldehido, glutaraldehido Agricultores y ganaderos, floristas, jardineros Fertilizantes, desinfectantes, jabones y detergentes Plantas, maderas, fungicidas, insecticidas Manipuladores de alimentos, cocineros, panaderos Jabones y detergentes, vinagre, frutas, verduras Verduras, especias, ajo, caucho, peróxido de benzoilo Peluqueros, esteticistas Champús, lejía, peróxidos, permanentes, acetona Parafenilenediamina en tintes para el pelo, glicerilmonotioglicolato en permanentes, persulfato de amonio en la lejìa, surfactantes en champùs, niquel,perfumes, aceites esenciales, conservantes en cosméticos Profesional de la salud Desinfectantes, alcohol, jabones y detergentes Caucho, colofonia, formaldehìdo, glutaraldehido, desinfectantes, antibióticos, anestésicos locales, fenotiacinas, benzodiacepinas Trabajadores del metal, maquinistas y mecánicos Jabones y detergentes, aceites de corte, destilados del petróleo, abrasivos Níquel, cobalto, cromo, biocidas en los aceites de corte, hidracina y colofonia en fundente para soldar, resinas epoxi y aminas cataliticas, caucho Impresores y fotógrafos Disolventes, ácido acético, tinta, monómero acrílico Níquel, cobalto, cromo, caucho, colofonia, formaldehido, diaminas parafenileno y colorantes azoicos, hidroquinonas, monómeros epoxi y acrílico, aminas catalíticas, agentes reveladores de color y de blanco y negro Trabajadores textiles Disolventes, lejías, fibras sintéticas y naturales Resinas de formaldehido, colorantes azoicos y antraquinonas, caucho, biocidas Como se observa en la tabla 3, en cualquier parte se puede estar expuesto a sustancias que puedan afectar a la piel. 19 4.6. Tipos de emulsiones Como existen diferentes tipos de piel el cuidado de cada una de ellas debe ser diferente debido a ello se han desarrollado diversos tipos de cremas que ayudan a mantener la piel hidratada y con aspecto saludable. Por ello es importante conocer que son las cremas, los tipos que existen y su función. Las cremas son preparaciones liquidas o semisólidas que contienen el o los principios activos y aditivos necesarios para obtener una emulsión, generalmente son aceite en agua que tienen un contenido de agua superior al 20% [25]. Estas cremas están constituidas por dos fases; una no acuosa y otra acuosa. Se caracterizan por tener una consistencia blanda y un fluido newtoniano o pseudoplastico, este depende del contenido de agua. Dentro de las cremas se distinguen 3 tipos principalmente: Agua/aceite: Es un sistema de dos fases que consta de dos líquidos parcialmente miscibles, uno de los cuales es dispersado en el otro en forma de glóbulos. La fase dispersa, discontinua o interna es el agua en pequeños glóbulos y el líquido que lo rodea es el aceite al cual se llama fase continua o externa [26]. En la figura 9 se observa este tipo. Figura 9. Crema agua en aceite [27]. Este tipo de crema se utilizan para pieles secas, esto se debe a que se forma una película oclusiva que retrasa la pérdida de agua transpidermica. 20 Aceite/agua: Consta de dos fases formada por dos líquidos inmiscibles entre sí. La fase dispersa en este caso es el aceite y la fase continua será el agua. A continuación en la figura 10 se muestra este tipo de crema.Figura 10. Crema aceite en agua [28]. Este tipo de cremas son más utilizadas en la industria cosmética por sus características sensoriales y porque liberan agua hacia el estrato corneo [29]. Aceite/agua/aceite o agua/aceite/agua: Están constituidas por tres fases. La fase más interna pude estar constituida por aceite o agua. Solo que su fase media será agua o aceite y como fase externa se tendrá el mismo ingrediente que en la más interna. A continuación se muestra la figura 11. Figura 11. Cremas agua/aceite/agua y aceite/agua/aceite [30]. 21 El tipo de crema que se utilice dependerá del tipo de piel de cada persona. Ya que dentro de las funciones que tienen, es ayudar a recuperar y conservar la película hidrolipidica deteriorada o rehidratar la capa cornea de la piel esto se debe al efecto oclusivo que presentan algunas de estas. También pueden actuar como sustancias limpiadoras, agentes protectores, vehículos de principios activos con actividad terapéutica [31]. 22 4.7. Cremas hidratantes 4.7.1. Ingredientes de las cremas hidratantes y sus mecanismos de acción en la piel Las cremas hidratantes son productos cosméticos que ayudan a combatir la resequedad de la piel, esto lo hacen al proporcionar el agua necesaria requerida por la piel y al conservar la humedad, lo que resulta en una hidratación profunda. La hidratación es una de las principales propiedades que una crema puede proporcionar, ya que el agua es la única sustancia capaz de dar elasticidad a la capa de las células más externas de la epidermis [32]. Es por ello que las industrias cosméticas han creado diversas formulaciones para devolver la apariencia de una piel suave y tersa que se pierde a través del tiempo y que en algunas ocasiones los mecanismos naturales de hidratación de la piel ya no son suficientes, debido a esto es importante utilizar este tipo de cremas como se muestra a continuación en la figura 12. Figura 12. Cremas hidratantes [33]. 23 Por otra parte es importante saber cómo funcionan estas cremas, lo que dependerá de los ingredientes que se agreguen a la crema que se realiza. Entre estos ingredientes los más comunes de acuerdo a su mecanismo de acción se encuentran: Sustancias humectantes: Son sustancias higroscópicas que tienen la capacidad de absorber agua del ambiente. Se dice que un buen humectante debe tener el grado de higroscopicidad suficiente para absorber humedad de la atmosfera y retenerla ante posibles cambios en la humedad de ésta. Estos humectantes pueden ser: inorgánicos, metalo-orgànicos y orgánicos. Algunos ejemplos de estos son: los glicoles, azucares polioxietilenados, entre otros [29]. Sustancias oclusivas y filmogenas. La oclusión consiste en reducir la velocidad de la pérdida transpidermica de agua. Estas sustancias son de naturaleza grasa y no solo tienen un efecto oclusivo si no que en ocasiones poseen acción emoliente. Algunos ejemplos de estas sustancias son: hidrocarburos como vaselina y ceras, siliconas, lanolina anhidra y Ceramidas [29]. Emolientes: La función de este tipo de sustancias es reblandecer el tejido cutáneo y al mismo tiempo mantener la hidratación del estrato corneo. Son sustancias que fácilmente se oxidan. Algunos ejemplos son las vitaminas y los aceites. Por lo anterior es importante tener claro el tipo de crema que se quiere obtener y asegurarse que los ingredientes sean compatibles entre sí para que realicen su función adecuadamente. 24 4.8. El nopal 4.8.1. Los nopales Conocer que son los nopales y cuál es su historia permite tener un panorama general de la importancia que tiene este recurso natural así como las ventajas que representa utilizarlo en la industria cosmética. Los nopales (opuntia ficus-indica) son plantas silvestres, de unos tres metros de altura, con tallos aplastados, carnosos, formados por una serie de paletas ovaladas de tres a cuatro decímetros de longitud y dos de anchura, llenas de espinas que representan las hojas: flores grandes, sentadas en el borde de los tallos, con muchos pétalos encarnados de diferentes colores [34].Como se ve en la figura 13. Figura 13. Los nopales [35]. Otro aspecto importante que se debe de conocer del nopal, es su clasificación científica del cual existen subgéneros como: el Cilindropuntia (en general, éste no tiene mayor importancia económica) y el Platyopuntia. A continuación se muestra en la tabla 4 la clasificación taxonómica del nopal. 25 Tabla 4. Clasificación taxonómica del nopal [36]. Reino: Vegetal Subreino: Embryophyta División: Angioserma Clase: Dicotiledoneae Subclase: Dialipetalas Orden: Opuntiales Familia: Cactaceae Tribu: Opuntiae Subfamilia: Opuntioideae Género : Opuntia Subgénero: Platyopuntia Especie: varios nombres En general se conoce que existen 600 especies de nopales de 122 géneros que pertenecen a la familia de las cactáceas. En México a las cactáceas se les conocen por diferentes nombres como: órganos, nopales, palayos, garambullos, biznagas, peyotes, calendabros, cardones, cardenches, y juncos [37]. Esto dependerá del lugar donde se cultivan. Como el nopal tiene gran cantidad de especies este tipo de plantas se puede cultivar en regiones desérticas y frías esto se debe a que no requiere de gran cantidad de agua para crecer, también se dice que vuelve tierras infértiles en áridas. Figura 14. Cultivos de nopales [38]. 26 4.8.2 Origen y distribución geográfica La historia de los nopales data desde civilizaciones antiguas, se cree que la primera cultura en hacer uso de esta planta es la civilización mesoamericana con la cultura azteca [39]. También se cree que Cristóbal Colon llevo con él, nopales como producto exótico de la nueva tierra conquistada a España. Fue tanto el asombro de esta planta que logro impresionar a Hernán Cortes al llegar al valle de México. Está de por más mencionar su importancia en México ya que es un símbolo plasmado en la bandera la cual tiene su historia en Tenochtitlan. También se ha encontrado evidencia del conocimiento y uso del nopal por los primeros pobladores mexicanos en Tamaulipas y Tehuacán y Puebla, donde se realizaron excavaciones y encontraron fosilizadas semillas y cáscaras de tuna, así como fibras de pencas de nopal, con una antigüedad de siete mil años [40]. Por lo anterior es importante conocer de donde son originarios los nopales, en general esta planta tiene origen en América tropical y subtropical pero gracias a que esta planta se puede aclimatar fácilmente existe una gran variedad de nopales lo cual ha permitido que se cultiven en otros países como África, Asia, Europa y Oceanía ya sea cultivado o de forma silvestre. También se ha distribuido por el mediterráneo como Francia, Grecia, Italia, Turquía y hasta en Israel. Esta planta se ha distribuido tanto que ha llegado hasta Angola, Sudáfrica, Australia e india. En estos países, se encuentra gran parte de las 5000 millones de hectáreas de zonas áridas y semiáridas del planeta [39]. Esta planta tiene diferentes nombres como se mencionó anteriormente ya que depende del país en el que se ha cultivado, esto sucede porque sus fenotipos son muy variados así como su taxonomía es muy complicada por lo cual una forma fácil de clasificarlas fue propuesta por GRIN en el 2005, que considero a los nopales bajo el género Opuntia. Lo cual resulta un poco más sencillo para identificar su distribución a través del mundo como se muestra en la siguiente figura 15. Figura 15. Distribución de nopal (Opuntia spp) en el mundo [39]. 27 4.8.3. Variedades cultivadas Como el nopal es una de las plantas que mejor se adapta al clima, esto tiene que ver con que esta planta, pueda tener diferentesvariedades cultivadas, existen 1,600 especies conocidas en todo el planeta y México es uno de los países con mayor diversidad biológica en el mundo, cuenta con 1088 especies de cactáceas. En México se llama nopal a varias especies del género Opuntia de la familia Cactaceae, siendo reconocidas 377 especies, de las cuales, cerca de la mitad es explotada de manera artesanal o industrial mientras que las restantes se encuentran en forma silvestre sin ser explotadas [41]. En la figura 16, se muestra el tipo de especies que se utilizan comúnmente en México. Figura 16 Especies más comunes de nopal en México [41]. - Opuntia ficus- indica - Opuntia robusta - Nopalea cochellinifera 28 4.8.4. Descripción de la planta Como existe gran variedad de nopales y cada planta puede adaptarse a diferentes climas no todos los nopales son iguales pero si existe una forma de describir en general esta planta por sus partes que la conforman como; raíz, tallo, flor y fruto como se puede ver a continuación en la figura 17. Cada una de estas partes del nopal se describe detalladamente a continuación. Figura 17. Partes que conforman al nopal [42]. 4.8.4.1 La Raíz La raíz crece a partir de la radícula (es la primera raíz durante la germinación de las semillas) o puede desarrollarse del tallo. Estas raíces son típicas, una de sus funciones principales es que sirve para fijar a la planta, generalmente son gruesas, tienen diferentes tamaños y su ancho es variable. 29 Las raíces pueden o no tener pelos absorbentes, esto dependerá del área donde se cultiven ya que si se cosechan nopales en áreas áridas es poco probable que desarrollen estos pelos. En cambio sí se desarrollan en áreas semiáridas o climas donde existe mayor cantidad de agua estos pelos serán estimulados y crecerán en las raíces. Esto se debe a que su estructura y funcionamiento le permite captar con eficiencia la mayor cantidad de agua durante el breve período de lluvias [43], gracias a estos pelos las plantas se aclimatan a diversos climas. A continuación en la figura 18 se muestra varias raíces del nopal. Figura 18. Raíz del nopal [44]. 4.8.4.2 El tallo El tallo es recto, ramificado y articulado, Es de forma cilíndrica y tiene ramas aplanadas y discoideas llamadas cladodios o pencas. También posee una cutícula gruesa para almacenar el agua que sirve en las temporadas de escases. Estos clanodios tienen forma de raqueta, son verdes y comprimidos además cumplen una función fotosintética [43]. El tamaño del tallo igual que la raíz dependerá del clima en el cual se cultiven. A continuación se muestra en la figura 19 al tallo con sus clanodios. 30 Figura 19. Tallo del nopal [45]. Como se observa en imagen anterior, los nopales maduros tienen espinas, antes de que aparezcan estas espinas el nopal presenta hojas cilíndricas en forma de cuernos, esto sucede solo cuando el nopal esta tierno, una vez que madura da lugar a las espinas. 4.8.4.3 Flor y fruto La flor crece en la parte superior de las pencas y usualmente son flores grandes, su color dependerá de la especie del nopal, normalmente son colores muy vistosos y pueden ser de color; amarillo, anaranjado, rojo, rosa, salmón, etc. Estas flores pueden brotar a partir del primer año y otros nopales las presentan a los dos o tres años [43]. Anatómicamente estas flores son hermafroditas pero también algunas llegan a ser unisexuales. La floración se da usualmente en la primavera, una vez fecundada la flor se marchita y se cae, en algunos casos puede permanecer con el fruto. En cuanto al fruto tiene forma de un ovoide o esfera, es carnoso y se conoce como tuna; el tamaño y color de este fruto dependerá también de la especie del nopal. Encontrándose frutos de cuatro a doce cm o más de longitud, de color amarillo canario, amarillo limón, anaranjado, rojo, guinda, rojo-morado, verde tierno, blanco verdoso, etc [43]. En la siguientes figuras 20 y 21 se muestran los diferentes colores 31 que presentan estas flores y frutos, de las cuales existen gran variedad que dependerán del lugar donde sean cosechadas. Figura 20. Diferentes tipos de flores de nopal [46]. Figura 21. Diferentes tipos de frutos de nopal [46]. 32 4.9. Usos científicos del nopal El aprovechamiento de las propiedades curativas de las plantas es una práctica milenaria, en el caso del nopal en México, los aztecas lo usaban, por ejemplo; para las fiebres bebían el jugo, el mucílago o baba del nopal la utilizaron para curar labios partidos, la pulpa curaba la diarrea, las espinas para la limpieza de infecciones, la fruta era usada para el exceso de bilis, empleaban las pencas del nopal como apósito caliente para aliviar inflamaciones y la raíz para el tratamiento de hernia, hígado irritado, úlceras estomacales y erisipela, entre otros usos [47]. Recientemente se emplea para combatir una gran variedad de desórdenes metabólicos, cardiovasculares y digestivos [48]. Dentro de los hallazgos que se han descubierto actualmente se tienen: HIPERGLUCEMIA Ayuda a reducir hiperglicemia antes y después de los alimentos. El Nopal contiene un perfil único de altas cantidades de fibras insolubles y solubles. Estos niveles de las fibras dietéticas ayudan a prevenir la absorción rápida de carbohidratos simples tales como azúcares en la corriente sanguínea durante la etapa de la digestión de una comida consumida. Los 18 aminoácidos presentes en el nopal proveen más energía y reducen la fatiga ayudando a reducir el nivel de azúcar en la sangre. El nopal refuerza al hígado y al páncreas por medio de incrementar la sensibilidad a la insulina, la que estimula el movimiento de la glucosa en las células del cuerpo donde es usada como energía, regulando así, el nivel de azúcar de la sangre. El Nopal también contiene los fito-quimicos o fito-nutrientes (estos son la generación más avanzada de suplementos naturales) Entre ellos están; los terpenos (donde se encuentra a los carotenoides), y los fenoles (de los cuales se distinguen los flavonoides). Los cuales han demostrado entrar en la corriente de la sangre, para aumentar la respuesta celular del cuerpo a la insulina en pacientes de la diabetes II. [49] HIPERLIPIDEMIA Se ha logrado demostrar que las fibras y los esteroles únicos y abundantes del polisacárido encontrados en la pera espinosa del Nopal, trabajan sinérgicamente para reducir niveles de colesterol y del triglicérido de LDL (lipoproteínas de baja densidad o colesterol malo). 33 Los aminoácidos, la fibra y la vitamina B3 ayudan a prevenir el exceso de azúcar en la sangre y la conversión de esta en grasa, por lo que se reduce el colesterol total, los triglicéridos y los niveles de colesterol LDL, por medio del metabolismo de la grasa y de los ácidos grasos, así como de la eliminación de los ácidos bílicos, que convencionalmente se convierten en colesterol. La capacidad del Nopal de normalizar, bajar los niveles de azúcar en sangre y lípidos permite sugerir que el cacto del Nopal pueda eliminar a la mayoría de los factores causativos de síndrome metabólico. La obesidad es un efecto resultante de esta debilitación metabólica y exacerba la condición. El contenido de la fibra del Nopal promueve eficazmente la saciedad cuando se come antes de una comida y con ello reduce hambre y el consumo calórico [50]. ATEROESCLEROSIS El Nopal tiene antioxidantes y componentes antiinflamatorios. Los polifenoles como quercetina, transferón e isoramnetina tienen la función antioxidante en el nopal; un ligero cocimiento los libera y aumenta la actividad antioxidante. LIMPIEZA DEL COLON La fibra dietética insoluble en el Nopal conocido más comúnmente como alimento poco digerible, ayuda a absorber el agua, lastoxinas, acelerar lentamente y suavemente el alimento a través de la vía digestiva, de tal modo que contribuye a los movimientos de intestino regulares para ayudar a diluir la concentración de agentes carcinógenos potenciales que puedan estar presentes. ÚLCERAS GÁSTRICAS/DESORDENES GASTROINTESTINALES Los datos clínicos prueban que el cactus de pera espinosa del Nopal estimula realmente la cura de las úlceras gástricas que calman y reduce perceptiblemente la inflamación gastrointestinal [50]. ANTIBIÓTICO El nopal tiene antibióticos naturales, esta propiedad está relacionada con el metabolismo ácido crasuláceo (CAM) de las plantas, el cual, en las cactáceas inhibe o suspende el crecimiento de varias especies bacterianas. De ahí que tanto el consumo del nopal como la aplicación de cataplasmas de pencas de nopal, tengan efectos benéficos en heridas e infecciones de la piel. 34 CÁNCER El nopal contiene una gran cantidad de fibras dietéticas, tanto solubles como insolubles, la presencia de estas fibras dietéticas ayuda a diluir la concentración de células potencialmente cancerígenas que puedan estar presentes en el colón, con lo que se previene, en cierta medida, la aparición de este padecimiento. HÍGADO Y EL PÁNCREAS En comparación con otras plantas, el nopal posee un contenido alto en nutrientes que ayudan a reforzar el hígado y el páncreas. La salud de estas dos glándulas es muy importante para poder convertir los carbohidratos en glucógeno y ser utilizado como energía en el cuerpo. Con ello se genera la producción de insulina y la sensibilidad de las células del cuerpo a ella, lo cual es necesaria para mover a la glucosa hacia las células del cuerpo donde se usa como energía. OBESIDAD Gracias a la gran cantidad de fibra que posee el nopal, retarda el tiempo en que se absorben los nutrimentos y entran a la sangre, por lo tanto facilita su eliminación. De igual manera, las proteínas vegetales hacen que los líquidos se movilicen más rápido por el torrente sanguíneo, contribuyendo a la disminución de la celulitis y retención de líquidos. Por ello se recomienda tomarlo en jugo con naranja o algún otro cítrico. Así mismo las fibras insolubles que contiene, crean una sensación de saciedad, haciendo que disminuya el hambre, además es auxiliar para una buena digestión debido a que apoya en la regulación del movimiento intestinal. SISTEMA CIRCULATORIO El nopal actúa de muy diversas formas para reducir el riesgo de cualquier enfermedad del corazón. Primero, debido a que la fibra que se encuentra en el nopal actúa para absorber y excretar el colesterol. Segundo, porque los aminoácidos, la fibra y la niacina que se encuentran en el nopal previenen la conversión de azucares en grasa mientras que reduce los niveles de triglicéridos y de colesterol malo. Tercero, porque la niacina convierte el colesterol malo en colesterol bueno. Además, los aminoácidos y las fibras actúan de manera conjunta con efectos antioxidantes y las vitaminas presentes previenen la formación de paredes en las venas y la formación de placas grasosas en las arterias. 35 SISTEMA INMUNOLOGICO El nopal contiene vitaminas A, complejo B, C, minerales (Calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro y fibras (Lignina, celulosa, hemicelulosa, pectina, y mucílagos) que en conjunto con los 17 aminoácidos ayudan a eliminar toxinas y a desintoxicar al hígado, otros órganos y al cuerpo en general. Las toxinas ambientales (conocidas como radicales libres) provocadas por el alcohol y el humo del cigarro, entre otros, inhiben el sistema inmunológico del cuerpo. Sin embargo el consumo del nopal elimina su presencia del cuerpo. Los fotoquímicos presentes en el nopal son aliados poderosos para el sistema inmunológico, por lo que el cuerpo puede defenderse óptimamente ante cualquier ataque de los patógenos. SISTEMA NERVIOSO El nopal previene los daños en los nervios y ayuda a alcanzar mejores balances en el estado de ánimo y puede apoyar a erradicar síntomas asociados a desajustes en este sistema. SISTEMA URINARIO El jugo de nopal se usa como diurético, antiinflamatorio y para reducir los dolores en el sistema urinario. ÚLCERAS GÁSTRICAS Las fibras vegetales del nopal controlan el exceso de producción de ácido gástrico y protegen la mucosa del estómago e intestinos. Los beneficios que proporciona el nopal basan su explicación en: a) Los polisacáridos mucilaginosos del Nopal: calman la zona gastro intestinal y alivian náuseas mientras que proporcionan la rehidratación excepcional b) Los antioxidantes y los phytonutrients antiinflamatorios del Nopal reducen la Inflamación sistémica y hepática c) La fibra dietética del Nopal absorbe las toxinas y acelera la limpieza de la corriente de la sangre [50]. 36 Por otro lado, el nopal también proporciona beneficios externos para el hombre, entre los cuales se menciona; COSMÉTICO Uno de los usos más importantes del nopal es en la industria cosmética esto se debe a las propiedades químicas que presenta lo que permite ser utilizadas para el desarrollo de cosméticos, ya que aporta nutrientes que benefician la piel y el cabello de los seres humanos. Debido a ello se han utilizado en diferentes procesos para obtener jabones, cremas para manos y cuerpo, shampoo, enjuague, acondicionadores, mascarillas (humectantes, o estimulantes y limpiadoras), crema de noche, loción astringente, gel para baño, gel para estilizado de cabello, pomadas, sombras para ojos y otros productos derivados de las raquetas o paletas del nopal. LA PIEL El nopal ha sido aplicado externamente para tratar heridas y quemaduras leves [51]. Recientemente un grupo de jóvenes mexicanos del Centro Universitario México (CUM) encontró que los flavonoides (una serie de metabolitos secundarios de las plantas) extraídos del nopal poseen un efecto protector contra los rayos ultravioleta, lo que podría usarse como materia prima para desarrollar un bloqueador solar [52]. Por todo lo anterior el nopal provee diversos beneficios que pueden aprovecharse de una manera adecuada en diferentes áreas. 37 4.10. Género Opuntia-Ficus-Indica Se hace énfasis en este género ya que es el que se utiliza en este caso como ingrediente para formular las cremas. También porque es uno de los más comunes en México. Específicamente uno de los lugares donde existe mayor distribución de Opuntia- ficus-Indica es el sur y centro de México. Actualmente se ha considerado una de las más importantes especies para la economía nacional, así como para la producción de nopal verdura y frutos, en México se cultivan alrededor de 11,000 ha de esta especie y se producen cerca de 683,000 t de nopalitos cada año. Los estados productores más importantes son Distrito Federal con 4,337 ha y Morelos con 2,737 ha; juntos aportan 80% de la producción nacional [53]. A continuación se muestra este género de nopal en la figura 22. Figura 22. Nopal Opuntia-Ficus-Indica [54]. Como se observa este tipo de nopales ha adquirido una gran importancia gracias a que es posible aprovechar cada una de sus partes. Por lo que es importante mencionar que se debe dar un uso consiente y racional a los nopales para aprovechar sus propiedades de una forma adecuada. 38 4.11. Componentes químicos del género (Opuntia-ficus-indica) Dentro del nopal se encuentran diferentes componentes químicos como agua, minerales, carbohidratos, componentes vitaminados, etc. Estos permiten que al nopal se le atribuyan diversas propiedades como se vio anteriormente. El agua como en cualquier planta es importante para las reacciones bioquímicas del metabolismoen el nopal. En cactáceas tales como el nopal, alcanza valores mayores al 90% en tallos, pencas y frutos [55]. El contenido del agua varía dependiendo de la edad y de las necesidades de cada nopal, usualmente los nopales más jóvenes suelen tener mayor cantidad de agua. El nopal también tiene minerales tales como el calcio y el potasio, presentándose también magnesio, sílice, sodio y pequeñas cantidades de fierro, aluminio y magnesio, predominando en forma de carbonatos y en ocasiones como cloruros, sulfatos y en pequeñas cantidades de fosfatos [56]. Estos al igual que el agua son muy variados dependiendo del tamaño y hasta del clima donde se cultivó. Otro de los componentes que se encuentra en gran cantidad en el nopal, son los glúcidos o carbohidratos los cuales son la fuente de energía obtenida por el proceso de fotosíntesis. Los principales compuestos nitrogenados encontrados en los nopales son; aminoácidos, proteínas, bases nitrogenadas, ácidos nucleicos, alcaloides y vitaminas (su función de estas es ayudar al crecimiento y buen funcionamiento del nopal). Estos compuestos son importantes para realizar todas las reacciones bioquímicas. A continuación se muestra (tabla 5) el porcentaje de estos y otros componentes que se encuentran en general en el nopal. 39 Tabla 5 .Porcentajes de los componentes en el nopal [56]. CONCEPTO CONTENIDO Porción comestible 78% Energía 27 kcal Proteínas 1.70 g Grasa 0.30 Carbohidratos 5.60 g Calcio (mg) 93.00 Hierro (mg) 1.60 Tiamina (mg) 0.03 Riboflavina (mg) 0.06 Niacina (mg) 0.30 Ac. Ascórbico (mg) 8.00 Retinol (mcg Eq) 41.00 La tabla anterior muestra los porcentajes de diferentes componentes dentro del nopal como valor nutricional. En la siguiente tabla 6 se muestra los componentes químicos indicando en que parte se encuentran distribuidos. Tabla 6. Componentes principales en las partes del nopal [57]. Componentes principales en la pulpa del tallo (pencas o palas) Componentes principales en sus frutos Componentes principales en sus flores Mucilago Pectina Flavonoides Agua Taninos Antociànicos Calcio Carotenoides Fósforo betaxantinas Potasio Sodio fibra Cada uno de estos compuestos hace que el nopal sea considerado una de las plantas más ricas en nutrientes, que tenga diversas propiedades y usos en diferentes industrias. 40 4.12. Mucilago de nopal (Opuntia-ficus-Indica) 4.12.1 Características físicas y químicas del mucilago del nopal Varios años atrás el mucilago de nopal ha sido estudiado por las propiedades físico- químicas que presenta y ha sido utilizado en diferentes áreas industriales. El mucilago de nopal es la sustancia viscosa que se obtiene de las pencas del nopal, químicamente es un polímero lineal compuesto de polisacáridos emparentados con las pectinas. La composición del mucílago es de L-arabinosa (47%), D-xilosa (23%), D-galactosa (18%), L-ramnosa (7%) y ácido D-galacturónico (5%) [58]. Otra de sus propiedades de este polisacárido fibroso y altamente ramificado, es su peso molecular que oscila alrededor de 13x106 g/mol [58]. Por otro lado una de las principales propiedades de gran interés que se ha investigado y utilizado es su capacidad de formar redes moleculares y retener fuertemente grandes cantidades de agua [59]. Este mucilago también tiene la capacidad de modificar la viscosidad y se considera que es un buen gelificante, espesante, y emulsificante [60]. A continuación se observa el mucilago de nopal en la figura 23. Figura 23. Mucilago de nopal [61]. El mucilago de nopal para ser utilizado en estudios y presentar las propiedades como gelificante, espesante entre otras características mencionadas anteriormente requiere ser procesado, es por ello que a continuación en la figura 24, se muestra uno de los procesos más utilizados para obtener al mucilago de nopal en polvo. 41 Figura 24. Proceso de purificación del mucilago de nopal [61]. A continuación se describe este diagrama de flujo con detalle: 1. Se pesa cada cladodio en fresco para estimar el rendimiento seco de mucílago. 2. Los cladodios se lavan y desinfectan con una solución de agua potable, hidróxido cúprico y cloro (1:5:4 volumen/volumen/volumen) por dos minutos. Después, las pencas se cepillan y las espinas se eliminan. 3. Con un cuchillo casero se elimina la cutícula y la epidermis, tratando de recuperar la mayor cantidad de clorénquima y parénquima, que es donde se encuentra la mayor cantidad de células que almacenan el mucílago. 4. En este paso, existen dos alternativas de extracción del mucílago. La primera consiste en que después del paso anterior, el tejido sea macerado, o bien que el tejido sea escaldado y después continuar con el proceso de extracción. El escaldado del cladodio (clorénquima +parénquima) se hace a 80ºC por 30 segundos. 5. Después el tejido se corta en cubos de 1 cm3 aproximadamente. 42 6. Macerado. El tejido en trozos se embebe en agua purificada [1:7; tejido (peso):agua (volumen), respectivamente] por 24 horas a 16ºC y se deja en un refrigerador convencional. Este paso es importante para recuperar la mayor cantidad de mucílago en fase acuosa. 7. Primer Filtrado, la alícuota se filtra, pesa y el resto de tejido vegetal se elimina. 8. El sobrenadante se coloca en un vaso de precipitado (1 litro) y se somete en baño María a 75ºC por 24 horas. 9. El sobrenadante se enfría a temperatura ambiente. Este paso es importante para evitar la evaporación del etanol. 10. La precipitación del mucílago (insolubilización de polímeros) de la fase acuosa se lleva a cabo agregando etanol en una relación 1:3 (solución acuosa: etanol). 11. El precipitado del mucílago se separa mediante una segunda filtración. 12. El resto del solvente se elimina en una estufa por 18 horas a 70°C. 13. Los trozos de mucílago pasan por un proceso de molienda. El mucílago seco recuperado se coloca en un mortero de porcelana y se tritura hasta obtener un polvo blanquecino relativamente fino [61]. Una vez obtenido este polvo ahora si puede ser utilizado de diversas maneras y en diferentes áreas industriales, como se muestra en el capítulo siguiente. 43 4.12.2 Usos del mucilago de nopal Debido a las propiedades que presenta el mucilago de nopal ha sido motivo de investigación para la obtención de diversos productos en diferentes áreas, como en el área industrial, que usualmente se utiliza como aditivo para pinturas, impermeabilizante, e incluso recientemente para purificar agua. Otro de los usos que se le ha dado al mucilago de nopal es como aditivo en morteros de cal (Los morteros son mezclas plásticas aglomerantes, que resultan de la combinación de arena y agua con un cementante que puede ser cemento, cal, yeso, o una mezcla de estos materiales). El uso del mucilago ha demostrado que mejora su plasticidad y propiedades de endurecimiento de estos morteros [62], como se observa en la figura 25. Figura 25. Morteros de cal con mucilago de nopal [63]. También se utiliza en el área alimentaria. Dentro de las recientes investigaciones, científicos mexicanos han conseguido hacer con él microcápsulas con las que es posible mantener las propiedades de otros alimentos como el huevo, sábila e incluso fármacos y antioxidantes [64]. No solo en esta área se han hecho descubrimientos recientes. Un grupo de estudiantes de los cuales dos son de Jalisco en México, encontraron cómo hacer plástico biodegradable a partir del nopal y descubrieron que se pueden hacer desechables, bolsas para supermercado y mordederas para los bebés, ya que se pueden consumir sin ningún problema por ser naturales. Este plástico se elabora a base del mucílago, la sustancia viscosa del nopal [65]. A continuación se muestra el plástico biodegradable obtenido a partir del mucilago de
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