Respuesta-termoluminiscente-de-la-mejorana-Origanum-majorana-irradiada-y-su-deteccion-ante-factores-ambientales

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
 
 
 
 FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
RESPUESTA TERMOLUMINISCENTE DE LA 
MEJORANA (Origanum majorana) 
IRRADIADA Y SU DETECCIÓN ANTE 
FACTORES AMBIENTALES. 
 
T E S I S 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
 
 
 
 QUÍMICO DE ALIMENTOS 
 
 
 
P R E S E N T A : 
 
 
 
ESTEBAN RAMOS REYES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 MÉXICO, D.F. 2010 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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DERECHOS RESERVADOS © 
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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. 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
 
 
 
Presidente: Prof. Sofía Guillermina Burillo Amezcua 
Secretario: Prof. María Trinidad Martínez Castillo 
Vocal: Prof. Epifanio Cruz Zaragoza 
1er. Suplente: Prof. Miguel Angel Hidalgo Torres 
2do. Suplente: Prof. María de Lourdes Osnaya Suarez 
 
Sitio donde se desarrolló la tesis: 
 
Unidad de Irradiación y Seguridad Radiológica, Instituto de Ciencias 
Nucleares, UNAM. 
 
 
 
Asesor 
 
 
 
Dr. Epifanio Cruz Zaragoza 
 
 
 
Sustentante 
 
 
 
 
Esteban Ramos Reyes 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
 
 
A la UNAM, la Facultad de Química por ser como mi segunda casa 
durante la carrera y al ICN por permitirme llevar a cabo mi trabajo de 
tesis. 
 
Al Dr. Epifanio Cruz Zaragoza por el apoyo para realización del trabajo 
experimental y la redacción de este trabajo. 
 
A los miembros del jurado: Dra. Sofía Guillermina Burillo Amezcua y a 
la M. en C. María Trinidad Martínez Castillo por sus correcciones y 
valiosos comentarios para mejorar este trabajo. 
 
Al Dr. Francisco Brown del Departamento de Polímeros de la Universidad 
de Sonora por la caracterización de los poliminerales de mejorana. 
 
Al señor Francisco y Benjamín de la Unidad de Irradiación y Seguridad 
Radiológica del ICN que brindaron tiempo y esfuerzo para la realización 
de la tesis. 
 
Agradezco la facilidad otorgada en el proyecto PAPIIT IN121109 de 
DGAPA UNAM que me permitió el desarrollo de la tesis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM 
 
 
 
 
 
Dedicatorias 
 
A mis padres: a Julián por brindarme su tiempo, trabajo y buenos 
consejos a lo largo de toda mi vida, por recordar que los sueños se 
cumplen con esfuerzo y dedicación. A Modesta que desde pequeño me 
dijo “échale muchas ganas” hoy gracias a su trabajo, esfuerzo y 
dedicación he recibido la mejor herencia que es el conocimiento y el 
mejor regalo es tenerlos a ustedes como padres. Recuerdo mucho estas 
palabras “hoy siembra una buena semilla y mañana cosecha éxitos y 
buenos momentos” que razón tienen, mil gracias por todo. 
 
A mi hermano Ventura que por el momento se encuentra un poco lejos, 
porque ha confiado en mi cuando otros no lo han hecho, echándome la 
mano cuando más lo he necesitado y a quien espero pronto devolverle 
los favores. Gracias a tu ayuda he podido llegar al final de una carrera y 
esto me permite participar en muchas otras. 
 
A mis hermanas: Claudia y Tere por los momentos de risas, las pláticas 
y las discusiones que ha nos han llevado a vivir grandes momentos 
como familia. Alégrense de la vida porque ella te da la oportunidad de 
amar, de trabajar, de jugar y de mirar a las estrellas. 
 
A Paty por compartir todos esos momentos inolvidables, las clases de 
cálculo, química, física, etc, todas esas palabras de aliento recibidas 
durante la carrera y además por dejarme entrar a su vida, por 
enseñarme que las cosas que suceden a nuestro alrededor tienen una 
finalidad gracias por todo. Si yo se que tú eres, y tú sabes que yo soy, 
quién va a saber quien soy yo cuando tu no estés. 
 
A los nuevos miembros de la familia: Dany, Mario, Elizabeth, Ximenita y 
Jaqueline porque son en quienes se siembra la esperanza de que la 
familia sea cada vez mejor, se que todavía no saben el significado de 
estas palabras pero algún día lo entenderán y espero que reciban la 
misma herencia. 
 
A la familia de Paty: Sra. Felipa, Juana, Luz, Vero, Norma, Betty, Diana, 
Lizbeth, Armando y Toño por acompañarme en estos últimos años. . 
Quiero decirles que la paciencia es un ejercicio de amor, fe y humildad 
que hace crecer a las personas. 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM 
 
 
 
 
 
A mis amigos de la facultad: Josefina, Sandra, Cynthia, Sofía, Caro, 
Karla, Fany, Toña, Carlitos, Poucell, Sr. Juárez, Miguel Rangel, Miguel 
Gómez, Blanquita, Mónica, Susy, Susana, Rafa, Claudia, Alex, Alma 
por los momentos agradables en las clases y fuera de ellas, además por 
los consejos que hicieron de la estancia en la facultad un recuerdo 
inolvidable. 
 
A mis cuates: Jorge, Salvador, Alberto, Javis, Ricardo, Narciso, David, 
Jimmy, Fernando, Robert, Enrique, Cesar, Emanuel y los “guapos” por 
los buenos momentos y todos los años de amistad. 
 
 
 Esteban Ramos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Índice 
 
 
 
Índice 
 Página 
Resumen..…………………………………………………………………............ 1 
 
Objetivos….……………………………………………………………………………. 
 
4 
 
CAPITULO I. ANTECEDENTES 
 
 1.1 Generalidades de la Mejorana...................... 5 
 1.2 Principales variedades………………………...………… 6 
 1.3 Composición química de la mejorana…………… 6 
 1.4 Usos……………….………………………………………………… 7 
 1.5 Producción….…………………………………………………… 8 
 1.6 Minerales en los alimentos…………………………….. 8 
 1.7 Difracción de rayos X……………………………………… 10 
 1.8 Método de polvos……………………………………........ 12 
 1.9 Clasificación de los minerales…………………………. 12 
 1.10 Radiación ionizante..................................... 13 
 1.11 Cobalto 60 (60Co)……………………………………………. 16 
 1.12 Interacción de la radiación gamma con la 
……………………….materia…………………………………………………………… 
 
17 
1.13 Producción de pares………………………………………... 17 
1.14 Efecto fotoeléctrico………………………………………….. 18 
1.15 Efecto Compton……………………………………………….. 18 
 1.16 Uso de las radiaciones ionizantes en los 
………………alimentos................................................. 
 
19 
1.17 Unidades de radiación……………………………………… 20 
1.18 Irradiación de alimentos…………………………………. 20 
1.19 Métodos de detección de alimentos irradiados. 21 
1.20 Métodos físicos…………………………………………….. 23 
1.21 Métodos químicos………………………………………….. 24 
1.22 Métodos biológicos………………………………………… 25 
 1.23 Termoluminiscencia………………………………………... 26 
1.24 Luminiscencia en sólidos…………………………………. 27 
1.25 Modelo de bandas…………………………………………. 31 
1.26 Modelo de Randall-Wilkins………………………………. 34 
1.27 Método del levantamiento inicial……………………. 36 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Índice 
 
 
 
CAPITULO II. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
2.1 Materiales equipos y reactivos………………………….38 
2.2 Extracción de poliminerales de la mejorana...... 39 
2.3 Preparación de los poliminerales de mejorana 
…….53 y 149 ( m)…………………………………………………… 
 
40 
2.4 Determinación de las curvas de brillo............... 41 
2.5 Reproducibilidad de las señales....................... 41 
2.6 Efecto de la luz UV en las emisiones TL de los 
…….poliminerales……………………………………………………… 
 
41 
 2.7 Efecto de la luz solar en la TL de los … 
.…………………..poliminerales……………………………………………………… 
 
42 
 2.8 Efecto de la temperatura ambiente o fading 
……. durante el almacenamiento de los poliminerales 
 
43 
2.9 Efecto de la temperatura o blanqueo térmico en 
…….los poliminerales………………………………………………… 
 
43 
2.10 Determinación de picos TL utilizando el 
………..método Tmáx en función de Tstop................. 
 
43 
CAPITULO III. RESULTADOS Y ANÁLISIS 
3.1 Separación de la fracción inorgánica polimineral 45 
3.2 Identificación de la fracción polimineral por 
……..Difracción de rayos X………………………… 
 
46 
3.3 Comportamiento de los poliminerales de 
mejorana a dosis bajas (0.5-400 Gy)…………………….. 
 
47 
3.4 Límite de detección………………………………………….. 51 
3.5 Reproducibilidad de las señales……………………… 54 
3.6 Efecto de la luz solar en la detección TL de la 
…….mejorana…………………………………………………………… 
 
56 
3.7 Efecto de la luz UV sobre la señal TL……………….. 59 
3.9 Efecto de la temperatura ambiente o fading en 
…….la emisión TL……………………………………………………… 
 
62 
3.9 Efecto de la temperatura o borrado térmico de 
…….las señales TL. 
 
65 
3.10 Parámetro de energía de activación (E) y 
………..frecuencia (s)…………………………………………………. 
 
68 
3.11 Determinación de picos TL por el método 
………..Tmáx-Tstop.................................................. 
 
72 
CONCLUSIONES........................................................... 75 
REFECRENCIAS…………………………………………………………………… 81 
 
Facultad de Química, UNAM Índice 
 
 
 
 
Listado de figuras 
 
 Página 
 
Figura 1.1 Representación gráfica de índices de Miller… 10 
Figura 1.2 Representación esquemática del fenómeno 
DRX………………………………………………………………… 
 
11 
Figura 1.3 Espectro electromagnético…………………………… 14 
Figura 1.4 Poder de alcance de los rayos , y ………… 15 
Figura 1.5 Representación esquemática tridimensional 
para un cristal perfecto de un halogenuro 
alcalino…………………………………………………………… 
 
 
28 
Figura 1.6 Representación esquemática de un 
halogenuro de alcalino en dos dimensiones… 
 
29 
Figura 1.7 Representación esquemática de los centros 
de color más comunes…………………………………… 
 
30 
Figura 1.8 Mecanismo involucrado en el fenómeno de 
termoluminiscencia……………………………………….. 
 
32 
Figura 1.9 Modelo de bandas para el fenómeno TL.……… 33 
Figura 1.10 Método de levantamiento inicial para una 
curva de brillo………………………………………………… 
 
37 
Figura 3.1 Difractograma de los poliminerales de la 
Mejorana de origen Mexicano (Puebla)………… 
 
46 
Figura 3.2 Comportamiento de los poliminerales de 
mejorana 53 y 149 m, irradiados a dosis 
bajas (0.5-400 Gy)……………………………………….. 
 
 
48 
Figura 3.3 Comportamiento de los poliminerales de 
mejorana 53 y 149 m, a) para dosis bajas 
(0.5-400 Gy), b) para 0.5-30 Gy………………… 
 
 
50 
Figura 3.4 Curvas de brillo de los poliminerales de 
mejorana de 53 y 149 m irradiados a 15 
Gy comparadas con las curvas sin irradiar…… 
 
 
53 
Figura 3.5 Reproducibilidad de las señales de 53 y 149 
m irradiadas a 15 Gy............................... 
 
55 
Figura 3.6 Curva de brillo y decaimiento de las señales 
TL de la mejorana irradiada a 15 Gy 
expuestos a luz solar para 53 y 149 m....... 
 
 
56 
Facultad de Química, UNAM Índice 
 
 
 
 
 
Figura 3.7 
 
 
Curva de brillo y decaimiento de las señales 
TL de la mejorana irradiada a 15 Gy 
expuestos a luz UV para 53 y 149 m......... 
 
 
 
 
60 
Figura 3.8 Curva de brillo y decaimiento de las señales 
TL de la mejorana irradiada a 15 Gy 
expuestos a temperatura ambiente para 53 
y 149 m………………………………………………………. 
 
 
 
63 
Figura 3.9 Curvas de brillo y decaimiento de las señales 
TL de la mejorana irradiada a 15 Gy 
expuestos a calentamiento en mufla de 25-
400 0C para 53 y 149 m......................... 
 
 
 
66 
Figura 3.10 a) Curvas de brillo para las muestras de 
mejorana irradiadas a 15 Gy para 53 y 149 
m. b) Relación del Ln Intensidad TL en 
función de 1/T………………………………………………. 
 
 
 
69 
Figura 3.11 a) Curvas de brillo obtenidas con el método 
Tmáx-Tstop para 53 y 149 m e irradiadas a 15 
Gy. b) Relación de Tmáx-Tstop………………………… 
 
 
73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Índice 
 
 
 
 
Listado de tablas 
 Página 
Tabla 1.1 Descripción taxonómica de la planta de 
mejorana………………………………………………………….. 
 
5 
Tabla 1.2 Principales variedades del género Origanum…… 6 
Tabla 1.3 Composición química de la mejorana seca……… 7 
Tabla 1.4 Producción nacional de mejorana 2008…………. 8 
Tabla 1.5 Clasificación de la dosis según la finalidad……… 21 
Tabla 3.1 Rendimiento de la extracción de los 
poliminerales……………………………………………………. 
 
45 
Tabla 3.2 Determinación del límite de detección TL de los 
poliminerales de mejorana deshidratada de 53 
y 149 m………………………………………………………….. 
 
 
52 
Tabla 3.3 Pérdida de la señal TL de los poliminerales de 
mejorana irradiados a 15 Gy y expuestos a luz 
solar para 53 y 149 m………………………………….. 
 
 
58 
Tabla 3.4 Pérdida de la señal TL de los poliminerales de 
mejorana irradiados a 15 Gy y expuestos a luz 
UV de una lámpara de mercurio…………………….. 
 
 
62 
Tabla 3.5 Pérdida de la señal TL de los poliminerales de 
mejorana irradiados a 15 Gy y almacenados 
por 42 días a temperatura ambiente…………….. 
 
 
64 
Tabla 3.6 Pérdida de la señal TL de los poliminerales de 
mejorana irradiados a 15 Gy y calentados de 
25-350 ºC en la mufla.................................. 
 
 
67 
Tabla 3.7 Energía de activación (E) y factor de frecuencia 
(s) para poliminerales de mejorana irradiados 
a 15 Gy…………………………………………………………….. 
 
 
71 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Resumen 
 
 
 
1 
Resumen 
 
En esta tesis se propone una metodología para la extracción de los 
poliminerales de la mejorana (Origanum majorana) deshidratada 
utilizando diferentes proporciones de etanol-agua bidestilada. Una vez 
extraídos, los poliminerales se caracterizaron de forma cualitativa por 
difracción de rayos X (DRX), mostrando que el polimineral está 
compuesto por cuarzo principalmente. 
Se separaron por tamaño de partícula de 53 y 149 m, en muestras 
duplicadas para cada tamaño. Las muestras se expusieron a dosis bajas 
de radiación gamma (0.5-400 Gy) de 60Co. Se obtuvieron las curvas de 
brillo para cada tamaño y dosis, observando una señal clara a partir de 
1 Gy. La respuesta termoluminiscente (TL) en función de la dosis fue 
lineal a dosis bajas para los dos tamaños 53 y 149 m. Un parámetro 
importante encontrado en esta tesis fue el límite de detección en dosis 
que permite identificar al alimento irradiado. También se caracterizó una 
propiedad importante, de la fracción polimineral de la mejorana, la 
reproducibilidad de las señales TL. Las muestras fueron expuestas a 15 
Gy en ocasiones sucesivas para cada tamaño, con el fin de detectar si 
las señales TL son estables o existe una pérdida de la señal después de 
ser expuesta en diferentes ocasiones a radiación gamma proveniente del 
60Co. 
Después que una muestra es expuesta a radiación gamma la señal TL se 
va desvaneciendo por diferentes causas, los factores ambientales, la luz 
ultravioleta (UV), y la alta temperatura juegan un papel importante 
sobre la pérdida de la señal TL. El posible efecto de pérdida TL pueden 
provenir de la luz solar y luz UV, el tiempo de almacenamiento del 
alimento, y la temperatura. 
Con el finde simular el efecto de los factores ambientales tales como la 
luz UV, los poliminerales fueron irradiados a una dosis de 15 Gy para los 
Facultad de Química, UNAM Resumen 
 
 
 
2 
dos tamaños, y se expusieron a UV proveniente de una lámpara de 
mercurio, variando el tiempo de exposición de 0.5-240 minutos. Se 
observó que el primer pico TL en 86°C, desaparece por completo 
después de los 12 minutos de estar expuesto a la luz UV y el 
decaimiento de la señal se hace más lento para ambos tamaños. Por 
otro lado se analizó la influencia de la luz solar sobre la señal TL, 
irradiando las muestras a 15 Gy y con exposición desde 0.5 hasta 240 
minutos. El resultado mostró una pérdida de la señal en un 63.55 % y 
48.83 % para 53 y 149 m después de los 12 minutos de estar expuesto 
a luz solar, encontrando que la señal para el tamaño más grande 
disminuye rápidamente con respecto al otro en las mismas condiciones. 
En relación al efecto de la temperatura ambiente sobre la señal TL, 
llamado fading, las muestras fueron irradiadas a 15 Gy y se 
almacenaron por 42 días a temperatura ambiente en ausencia de luz. 
Para 53 m la señal disminuyó en 60.93 % y para 149 m la señal llegó 
a 75.65 % en los primeros dos días con la respectiva desaparición del 
primer pico para los dos casos, después de 5 días la señal TL ha 
disminuido en más de 50 % para los dos tamaños y la disminución de la 
señal es muy lenta. 
Los resultados de la tesis muestran que las curvas de brillo TL de la 
fracción polimineral de la Mejorana, tiene una estructura compleja, es 
decir, está conformada por varios picos TL. 
Una primera aproximación para conocer la estructura, se realizó un 
blanqueo térmico. Las muestras, para los dos tamaños de grano, se 
expusieron a 15 Gy y fueron calentadas por tres minutos en la mufla 
partiendo de 25 ºC hasta 350 ºC. Las señales disminuyeron al aumentar 
la temperatura de calentamiento, y se observaron claramente la 
cantidad de picos TL que conforman las curvas de brillo envolvente. Con 
los picos aislados se calculó la energía de activación (E): 0.74-1.0 eV 
para 53µm y 0.83 a 1.21 eV para 149 µm, con ligeros cambios de 
Facultad de Química, UNAM Resumen 
 
 
 
3 
valores de E en función de la variación de temperatura de blanqueo 
térmico. En tanto el valor del parámetro de frecuencia (s) estuvo entre 
107 a 1011 s-1, lo que está de acuerdo con otros cálculos más precisos. 
Para asegurar la cantidad de picos TL, y su posición en temperatura 
(Tmáx), que conforman a la estructura de las curvas de brillo, se utilizó el 
método Tmáx en función de Tstop. Los dos tamaños de partícula 53 y 149 
m presentan dos picos que fueron característicos en las otras medidas 
TL. Un primero en 84 ºC y el segundo alrededor de 130 ºC. Además 149 
m presenta un tercer pico en 200 ºC, también se observa que la 
intensidad TL es casi cuatro veces mayor que la del tamaño de 53 m. 
Las mesetas relacionadas a las trampas existentes en el polimineral de 
la Mejorana, se encontraron en 55, 84, 94, 130 y 200 °C, y cada meseta 
se asocia a un pico TL. Estos valores están de acuerdo con los 
encontrados para los máximos de temperatura de las curvas de brillo del 
blanqueo térmico: 86, 132, 144, 160, 202, 193, 218 °C. Los máximos 
TL están asociados a la presencia del cuarzo en las muestras del 
polimineral de la especia mejorana de origen mexicano, que fue posible 
su análisis de sus propiedades termoluminiscente e identificación por el 
fenómeno TL. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Objetivos 
 
 
 
4 
 
Objetivos 
 
En el desarrollo del trabajo de tesis aquí expuesto, se plantearon los 
siguientes objetivos basados en la hipótesis del contenido de la fracción 
inorgánica de poliminerales en la especia Mejorana. Que su fracción 
polimineral, cuarzo en este caso, puede retener información radiológica 
que podría analizarse por medio del fenómeno de termoluminiscencia 
(TL), tanto sus propiedades TL como su detección de que había sido o no 
expuesta a la radiación de tipo ionizante: 
 
 Desarrollar una metodología para la separación de los poliminerales 
en laboratorio de la Mejorana de origen Mexicano. 
 
 Analizar la propiedad termoluminiscente de los poliminerales de la 
mejorana (Origanum majorana) deshidratada e irradiada a dosis 
controladas, y además expuesta a factores ambientales como luz 
del sol, ultravioleta y temperatura ambiente. 
 
 Analizar las propiedades de la señal termoluminiscente (TL) de los 
poliminerales en un intervalo de dosis amplio. Evaluar el 
comportamiento de la dosis-respuesta TL, determinar el límite de 
detección y reproducibilidad de la señal TL. 
 
 Estudiar la estabilidad, como fading, de la señal TL de los 
poliminerales de Mejorana expuestos a radiación ionizante. 
 
 Analizar la estructura de las curvas de brillo mediante la evaluación 
de la cantidad de picos TL, utilizando el blanqueo térmico y el 
método de Tmáx-Tstop. 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
5 
CAPITULO I. ANTECEDENTES 
 
1.1 Generalidades de la mejorana 
 
La planta de mejorana (Origanum majorana) es originaria del norte de 
África, aunque también se encuentra distribuida por el sur de Europa y 
suroeste de Asia en forma silvestre. Es una hierba anual o perenne de 
tallos leñosos, muy ramificados, que pueden alcanzar 30 a 60 cm de 
altura. Las hojas son ovales o espatuladas, el color varía de verde a 
gris-verdoso, dependiendo de la abundancia de pelos. Las plantas 
jóvenes son de color blanco-tomentosas, las adultas verdes grisáceas. 
Las flores son pequeñas de color blanco verdoso o blanco rojizo, 
reunidas en espigas, casi globulares, el cáliz es oblicuo y casi entero, 
con uno o dos labios; se agrupan cada tres, en la axila de las brácteas 
orbiculares. Las semillas son pequeñas, oblongas y de color pardo 
oscuro. 
Tabla 1.1 Descripción taxonómica de la planta de mejorana [2]. 
Reino: Plantae 
Subreino: Tracheobionta 
División: Magnoliophyta 
Clase: Magnoliopsida 
Subclase: Asteridae 
Orden: Lamiales 
Familia: Lamiaceae 
Género: Origanum 
Especie: Origanum majorana 
 
Toda la planta es extremadamente aromática; su sabor es dulce o 
amargo dependiendo de la variedad. La mejorana crece en suelos 
calizos, fértiles, con poca humedad. Los suelos muy arcillosos y fríos no 
le convienen. Requiere clima templado y templado-cálido; resiste poco 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
6 
las heladas persistentes cuando estas descienden a temperaturas 
inferiores a -8ºC [1]. 
 
1.2 Principales variedades 
 
El género Origanum está compuesto por alrededor de 20 especies de 
hierbas aromáticas de la familia Lamiaceae, en él se incluyen hierbas 
culinarias como la mejorana y el orégano. Las especies de este género, 
al igual que casi todas las de la familia, son hierbas que poseen unas 
diminutas glándulas, productoras de la esencia, que se localizan en las 
hojas y la corola. 
 
Tabla 1.2 Principales especies del genero Origanum [2]. 
Origanum acutidens Origanum rotundifolium 
Origanum amanum Origanum scabrum 
Origanum calcaratum Origanum sipyleum 
Origanum dictamnus Origanum syriacum 
Origanumlaevigatum Origanum vulgare 
Origanum leptocladum Origanum majoricum 
Origanum libanoticum Origanum microphyllum 
Origanum majorana Origanum onites 
 
1.3 Composición química de la mejorana 
 
La mejorana contiene hasta 2 % de aceite esencial (base húmeda), del 
cual más del 50 % es terpenol; también posee taninos, carotenos, jugos 
amargos y vitamina C [3]. Los tallos y hojas contienen a los taninos, 
pentosas y minerales, pero el producto mas importante y fragante es la 
esencia de color amarillento o verdoso cuyo rendimiento oscila entre 
0,30 y 0.40 % de la planta fresca. 
Esta esencia no es tóxica, contiene cantidades variables de terpenos 
principalmente terpineno,origanol (d-aterpineol), sabineno y pequeñas 
cantidades de sesquiterpenos. El aceite esencial es utilizado como en la 
http://es.wikipedia.org/wiki/Hierba
http://es.wikipedia.org/wiki/Origanum_majorana
http://es.wikipedia.org/wiki/Origanum_vulgare
http://es.wikipedia.org/wiki/Origanum_majorana
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
7 
base de la perfumería masculina. Su utilización en fresco está dirigida a 
las carnes rojas. 
 
Tabla 1.3 Composición química de la mejorana seca [3]. 
Agua 7.64 g Niacina 4.12 mg 
Proteína 12.66 g Vit. A Equiv. Retinol 403.00 mcg 
Grasa 7.04 g Vitamina B6 1.19 mg 
Carbohidratos 60.56 g Ác. Grasos Mono-Insat. 0.94 g 
Fibra Diet. Total 40.30 g Ác. Grasos Poli-Insat. 4.41 g 
Cenizas 12.10 g Ác. Grasos Saturados 0.53 g 
Calcio 1990.00 mg Folato Equiv. FD 274.00 mcg 
Fósforo 306.00 mg Potasio 1522.00 mg 
Hierro 82.71 mg Sodio 77.00 mg 
Tiamina 0.29 mg Zinc 3.60 mg 
Riboflavina 0.32 mg Magnesio 346.00 mg 
Vitamina C 51.00 mg Fracción Comestible 1.00 % 
 
1.4 Usos 
 
Culinarios. Es una de las plantas más conocidas y usadas en la cocina 
española, italiana, griega y mexicana. Se suele usar seca más que 
fresca, en platos de sabor intenso en los que predominan ingredientes 
como pimientos, ajo, tomates, cebollas y vinos. Son ingredientes muy 
útiles para ensaladas, guisos, sopas, salsas, patés y platos de aves. 
 
Medicinales. Ayuda a las alteraciones digestivas, bronquitis, tos y asma. 
Muy utilizado interna o externamente en tratamientos de afecciones 
respiratorias pues posee acción expectorante. Además tiene propiedades 
sedantes digestivas. 
La infusión de las hojas de la mejorana se usa para aliviar la tos y el 
asma. En reglas dolorosas se emplea como calmante y regulador. 
Antiséptico de las vías respiratorias, también ayuda en mitigar dolores 
de reúmas como ungüentos de aceite y cataplasmas de la planta. 
 
 
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8 
1.5 Producción 
 
En México el estado con la mayor producción de mejorana lo ocupa el 
Estado de México con el 75.26 % en el 2008, seguido por Baja California 
Sur (B.C.S.) con 15.96 % y en último lugar se encuentra el estado de 
San Luis Potosí (S.L.P.) con 11.17 % de acuerdo con cifras de la 
SAGARPA, México. 
Tabla 1.4 Producción nacional de mejorana 2008 [4]. 
Estado 
Superficie 
sembrada 
(Ha) 
Superficie 
cosechada 
(Ha) 
Producción 
(Ton) 
Rendimiento 
(Ton/Ha) 
PMR 
($/Ton) 
Valor de 
producción 
(miles de 
pesos) 
B.C.S. 2 2 8.5 4.25 59,702.35 507.47 
Edo. 
México 26 26 47.16 1.81 3,124.43 147.35 
S.L.P. 2 2 7 3.5 10,000.00 70 
 
En 2008 de la superficie nacional total dedicada a la agricultura, el 0.08 
% está dirigido a la producción de mejorana, en éste mismo año 
aumento la superficie dedicada a la producción de esta planta con 14.3 
% con respecto al año anterior lo que indica un crecimiento en la 
producción [5]. En el ámbito internacional, el principal proveedor de 
orégano crudo (entre ellos la mejorana) a nivel internacional durante el 
año 2006 fue Turquía con un 65 % del total, México en segundo lugar 
con un 31 % seguido de Brasil [6]. Mientras Estados Unidos fue el 
principal importador de orégano, con una importación total promedio de 
6.500 toneladas anuales en los últimos 15 años, tanto orégano crudo y 
deshidratado. 
 
1.6 Minerales en los alimentos 
 
En los alimentos de origen vegetal, se pueden encontrar fases 
minerales, principalmente cuarzos y los distintos feldespatos [7-9] que 
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9 
pueden ofrecer información sobre su historia radiológica o del ambiente. 
Definiremos a los minerales o poliminerales como todo aquel sólido 
homogéneo con una composición química definida (aunque no 
necesariamente fija), que tiene una estructura cristalina determinada, 
estable para unas condiciones termodinámicas definidas, y además 
formado normalmente por un proceso inorgánico, en tales caso pueden 
considerarse el cuarzo y feldespatos naturales [10]. 
Cabe aclarar que los llamados minerales como nutrimentos se pueden 
encontrar en los alimentos en forma de sales tanto orgánicas como 
inorgánicas, un ejemplo es el fósforo que puede combinarse con 
proteínas y metales en enzimas. Existen más de 60 elementos minerales 
en los alimentos y es esta abundancia la que sugiere que se dividan los 
minerales en grupos: los componentes en forma de sales y los 
elementos de traza. Entre los elementos salinos se puede encontrar el 
potasio, sodio, calcio, magnesio, cloro, azufre (sulfatos), fosfatos y 
bicarbonato. Sin embargo, cuando están en composición fijas, podemos 
llamarles poliminerales como por ejemplo; el cuarzo (Si02), o 
feldespatos que en forma general se puede describir como Na1-xCax(Si3-
xAl1+x)O8 donde el subíndice x puede tomar valores entre 0 y 1(100%), 
y tal composición puede variar dependiendo del elemento sustituyente 
en la estructura tales como el sodio, calcio o el potasio, lo cual puede 
generar desde la albita hasta la anortita, y de ésta hasta la ortoclasa 
dependiendo del porcentaje molecular en su composición del 
polimineral. 
Aunque la cantidad de los minerales encontrados y extraídos de los 
alimentos se encuentran en pequeñas cantidades y pueden ser del orden 
de mg por cada 50 g aproximadamente, para nuestros fines al conjunto 
de minerales encontrados o extraídos lo denominaremos poliminerales, 
que estarán compuestos normalmente de cuarzos y feldespatos. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Oligoelemento
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fosfoprote%C3%ADna&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima
http://es.wikipedia.org/wiki/Sal_(qu%C3%ADmica)
http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio
http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
http://es.wikipedia.org/wiki/Calcio
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio
http://es.wikipedia.org/wiki/Cloro
http://es.wikipedia.org/wiki/Azufre
http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato
http://es.wikipedia.org/wiki/Fosfato
http://es.wikipedia.org/wiki/Bicarbonato
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10 
Los poliminerales se consideran micronutrientes sólidos naturales de los 
alimentos, éstos proporcionan la información relacionada con el 
proceso de radiación, con fines de conservación al que ha sido sometido 
el alimento y la mantienen por largos períodos de tiempo [11]. Esta 
propiedad de los poliminerales lo hacen atractivos para detectar a los 
alimentos que han sido tratados con radiación ionizante, como la 
gamma, rayos X o bien con electrones. 
 
1.7 Difracción de rayos X 
 
La fracción inorgánica polimineral, puede identificarse su composición 
utilizando la técnica de difracción de rayos X (DRX). Los rayos X 
difractados dan información estructural sobre la muestra, según sea el 
ángulo de incidencia del rayo. La caracterización de difracción de rayos 
X se fundamenta en la incidencia de un haz de rayos X con un 
determinado ángulo sobre una muestra plana. 
 
 
Figura 1.1 Representación gráfica de algunos índices de Miller 
 
La intensidad de la luz difractada resultante de la interacción del haz con 
el sólido es función de la distancia entre los planos cristalinos que 
configuran la estructura y del ángulo de difracción . Estas reflexiones 
son provocadas por una serie de planos paralelos dentro del cristal. La 
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11 
orientación y el espacio interplanar de estos planos se define por los 
índices de Miller; h, k, l (figura 1.1). 
Si consideramos un haz de rayos X que incide en un par de planos 
paralelos P1 y P2 separados por una distancia interplanar d, los dos 
rayos incidentes paralelos 1 y 2 forman un ángulo con estos planos 
(figura 1.2). 
 
Figura 1.2 Representación esquemática del fenómeno de DRX. 
 
Si las ondas 1’ y 2’están en fase, obtendrá un haz reflejado de máxima 
intensidad. La diferencia entre la distancia que recorren los rayos, debe 
ser un número entero, n, de longitudes de onda . Esta relación puede 
expresarse matemáticamente por la ecuación de Bragg: 
nλ = 2dsen . 
En esta relación, los posibles valores de 2 en donde puede ocurrir una 
reflexión están determinados por la dimensión de la celda unitaria de 
cada cristal, mientras que las intensidades de las reflexiones están 
determinadas por la distribución de los electrones en la celda [12]. 
Debido a que la mayor densidad electrónica se localiza alrededor de los 
átomos, la intensidad queda en función de la naturaleza de los átomos y 
del lugar que ocupan en la celda unitaria, dando como resultado un 
espectro único y característico para cada especie cristalina. 
 
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12 
1.8 Método de polvo 
El método del polvo cristalino es el único procedimiento de DRX que 
permite abordar el estudio cristalográfico de muestras en polvo. La 
desorientación relativa existente entre los numerosos cristales que 
componen la muestra hace que en los diagramas de difracción quede 
reflejada, tanto cualitativa como cuantitativamente. Este método utiliza 
la radiación monocromática y registra la información de las reflexiones 
en una computadora mediante un software apropiado. La muestra 
finamente pulverizada se extiende sobre un portaobjetos y se 
aglomera, cubriendo aproximadamente 2cm por lado. El portaobjetos 
puede girar según la trayectoria del haz de rayos X al mismo tiempo que 
el detector gira a su alrededor para captar las señales de los haces 
difractados. El detector no registra todas las reflexiones a la vez en una 
película sino que mantiene un orden para recibir por separado cada 
máximo de difracción [13], dependiendo de los planos de incidencia. El 
resultado es un diagrama de picos registrados en el cual se puede leer el 
ángulo 2 , mejor conocido como difractograma, cuyos picos agudos 
indicarían que se trata de regiones o muestras cristalinas. 
1.9 Clasificación de los minerales 
Los minerales se suelen agrupar según criterios químico-estructurales; 
es decir, se establecen distintas clases en función del anión o aniones 
predominantes en una estructura [10]. De acuerdo con algunos autores, 
se puede hacer la siguiente clasificación: Silicatos, elementos nativos, 
haluros, óxidos, hidróxidos, carbonatos, nitratos, boratos, sulfuros y 
sulfatos. Los poliminerales contenidos en los alimentos deshidratados o 
frescos, generalmente son feldespatos y cuarzos naturales, aunque en 
distintas proporciones. 
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13 
Silicatos: Son el grupo de minerales más abundantes en la corteza 
terrestre, representan la combinación del silicio con átomos de oxígeno 
par formar unidades estructurales de tetraedros de SiO2 solas o 
combinadas entre sí. Los silicatos son clasificados de acuerdo al tipo o 
unidad estructural que forman las unidades tetraédricas o en cadenas. 
Feldespatos: Son los silicatos más abundantes en la litósfera de la 
Tierra. Grupo de minerales constituidos químicamente por alumosilicatos 
de Na, K, Ca y Ba. Los feldespatos son elementos fundamentales de las 
rocas ígneas y metamórficas. Están formados siempre por tetraedros de 
dos tipos [SiO4]
-4 y [AlO4]
-5 unidos unos con otros por medio de todos 
sus oxígenos activos en forma de andamiajes tridimensionales 
indefinidos. 
Cuarzo (SiO2): El cuarzo es de los minerales más abundantes y 
constituyentes esenciales en muchas rocas ígneas, sedimentarias y 
metamórficas. Su estructura es de tipo prismas trigonales (cuarzo-alfa) 
y hexagonales cuarzo-beta), terminados en forma romboédrica o 
piramidal. La coloración es del cuarzo puede ser blanco, gris, rojo, 
púrpura, rosa, amarillo, verde, pardo y negro así como incoloro; 
dependiendo de la cantidad de iones, óxidos o bien debido a filtraciones 
de líquidos en las cavidades del cuarzo [14]. 
 
1.10 Radiación Ionizante 
 
La emisión electromagnética es comúnmente clasificada según la 
frecuencia, como: radiofrecuencia, microonda, infrarrojo, visible (luz), 
luz ultravioleta, rayos X, partícula alfa, partícula beta y fotones gamma. 
Existen diferentes tipos de radiación, en la Figura 1.3 se muestra un 
espectro del intervalo de frecuencias o longitudes de onda de la 
radiación electromagnética. 
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14 
 La radiación , β, y tienen diferentes niveles de energía y difieren en 
su capacidad para penetrar materiales. Por ejemplo, si damos el valor 
de 1 al poder de penetración o alcance de las partículas , las partículas 
 tendrían un valor de 100 y los rayos tendrían un valor de 10,000 
[15]. 
 
Figura 1.3 Espectro electromagnético. 
 
Mientras la radiación apenas penetra las capas superficiales de la piel, 
mientras la radiación puede penetrar desde una hoja fina de papel 
hasta el grosor de un dedo como tejido vivo. 
Los rayos son tan energéticos que sólo pueden ser detenidos por 
materiales densos tales como una pared de concreto, plomo o varios 
metros de agua (Figura 1.4). 
Los rayos o fotones gamma, igual que los rayos X y los haces de 
electrones, que pueden tener alta energías sus haces son radiaciones 
ionizantes, ya que son capaces de arrancar electrones del material -con 
el que interactúan- fuera de sus órbitas normales, lo que se conoce 
como ionización. Esto hace que los átomos y moléculas del material 
expuesto a la radiación ionizante, no sean eléctricamente neutros y 
reaccionen con electrones u otros átomos que los neutralicen 
nuevamente. 
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15 
 
Figura 1.4 Poder de alcance de los rayos y , y . 
 
Cuando los átomos o moléculas están cargados eléctricamente, se 
llaman iones o radicales libres y se dice que se han ionizado si fueron 
expuestos a la radiación ionizante. Los radicales libres son moléculas 
que tienen un electrón desapareado en capacidad de aparearse, por lo 
que son muy reactivos sobretodo en medios acuosos. 
El uso de la radiación ionizante es muy amplio, y actualmente las 
instalaciones como los irradiadores gamma emplean elementos 
radiactivos producidos en los reactores nucleares, como es el caso del 
60Co. 
Este radioisótopo es empleado principalmente como una fuente de rayos 
gamma en los procesos de uso industrial o de investigación. 
Para detener la radiación gamma se utilizan diferentes materiales, la 
densidad de los materiales es diferente, es decir, cuanto mayor es la 
densidad de un material, menor es el espesor necesario para producir 
una absorción dada de la radiación. Es por ello que suelen usarse 
materiales densos, por ejemplo el plomo. Se necesita 5cm de espesor 
de plomo que constituye un blindaje estándar contra la radiación 
gamma, otro muy utilizado es el hormigón del cual se requiere un 
espesor mínimo de 50 cm para una protección estándar. 
 
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16 
1.11 Cobalto 60 (60Co) 
 
El isótopo cobalto-60 (60Co) es la fuente de radiación gamma más 
empleada en investigación y procesos industriales, el cual es un isótopo 
radiactivo del 59Co estable. La reacción nuclear para obtenerlo es la 
siguiente: ConCo 6059 la cual se representa generalmente como 
ConCo 6059 ),( . Ello significa que se expone el cobalto-59 ante un haz de 
neutrones, como el de un reactor nuclear, donde los átomos cambian su 
masa en una unidad generándose así el isótopo 60Co. El radioisótopo 
producido (de forma metálica) puede alcanzar una actividad entre 1.85 - 
3.7x1012 Bq/g, dependiendo del tiempo que permanezca 
enriqueciéndose en el reactor nuclear. 
Otra fuente de radiación gamma también empleada, pero en menos 
medida, que el 60Co es el radioisótopo 137Cs. El cesiose presenta en 
forma de sal, CsCl y es muy soluble en agua, lo que le da una 
desventaja frente al cobalto, el cual es un óxido insoluble en agua y 
presenta un alto punto de fusión y resulta muy eficaz como fuente de 
radiación gamma de alta intensidad o dosis. Los óxidos de cobalto son 
encapsulados herméticamente en tubos de acero inoxidable y sometidos 
a pruebas de calor e impacto como estándares de calidad internacional, 
con el fin de evitar contaminaciones que pudieran ocurrir, aunque la 
experiencia en el uso de los irradiadores gamma de alta actividad no ha 
mostrado lo contrario, las fuentes hechas de 60Co son seguras y 
confiables. 
Las fuentes de este tipo deben estar confinadas en un el blindaje 
adecuado, ya sea agua o concreto de alta densidad, o bien recipientes 
de plomo con paredes suficientemente gruesas para ofrecer al operador 
o al usuario la seguridad que se requiere a fin de evitar ionización. 
Fuentes comprendidas entre los 3.7x1012 Bq y los 3.7x1014 Bq se 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
17 
emplean con fines de investigación en universidades, laboratorios 
militares, civiles y en procesos industriales para desinfestación o 
esterilización de diversos productos, mientras que las del orden de 
3.7x1013Bq o menores se emplean en laboratorios de radiología médica. 
El 60Co decae al elemento 60Ni emitiendo radiación beta de baja energía 
y dos rayos gamma de energías 1.17 y 1.33 MeV, y éstos son los de 
utilidad para producir efectos en la materia, incluyendo su uso en las 
irradiaciones industriales. La reacción se representa como: 
 
El tiempo de vida media del isótopo 60Co es de 5.27 años [16]. 
 
1. 12 Interacción de la radiación gamma con la materia 
 
Los rayos gamma son emitidos por el núcleo, cuando éste se encuentra 
en un estado excitado decae a un nivel inferior de energía. La emisión 
de rayos X tiene lugar cuando ocurre una transición entre un estado de 
excitación del átomo a otro de inferior de energía, por el cambio de un 
electrón a una órbita inferior. La energía de los rayos gamma abarca un 
intervalo de keV a MeV (dependiendo del tipo de núcleo), y los rayos X 
de valores próximos a cero hasta 50 keV. La interacción de los rayos X y 
gamma con la materia es el mismo en esencia, difieren solamente en la 
cantidad de energía que disipan en la materia al ser absorbidos [16]. 
Los tres mecanismos principales de interacción de la radiación 
electromagnética con la materia son los siguientes. 
 
1. 13 Producción de pares 
 
Cuando la energía del rayo incidente es muy alta, al ser absorbido por 
la materia se transforma en masa y produce dos partículas , una 
negativa (negatrón) y otra positiva (positrón). Como dos masas de 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
18 
electrón son producidas, es necesaria al menos una energía equivalente 
a ellas (2x0.51=1.02MeV). Si la energía del rayo inicial es mayor que 
este valor del umbral, el exceso de energía a dicho valor se utiliza en 
comunicar energía a las dos partículas. El negatrón a su vez causa 
ionización y el positrón existe hasta que interacciona con otro electrón 
para neutralizar el par, produciéndose ahora 2 rayos de 0.51 MeV cada 
uno, conocidos como radiación de aniquilación, por lo que el proceso de 
aniquilación puede ser considerado hasta cierto punto como el inverso 
de la formación de pares. 
 
1. 14 Efecto fotoeléctrico 
 
Una de las formas de interacción de los rayos con la materia. Consiste 
en que la totalidad de la energía de un rayo es transferida a un 
electrón orbital de uno de los átomos que constituyen el medio 
atravesado por la radiación, este electrón llamado fotoelectrón es 
desplazado del átomo desde una órbita exterior al núcleo. 
A su vez, pierde energía causando producción de pares iónicos. La 
vacante orbital es ocupada por otro electrón proveniente de órbitas 
exteriores, o sea de niveles superiores de energía, emitiendo un rayo X 
con una energía específica, igual a la diferencia entre energías de 
amarre de los electrones a ambos niveles. Pero, en vez del rayo X, ésta 
energía puede ser transferida a otro electrón en una orbita cercana al 
núcleo con un nivel bajo de energía, mismo que es lanzado del átomo y 
se conoce como electrón Auger. 
 
1. 15 Efecto Compton 
 
Consiste en que un fotón o rayo gamma transfiere una fracción de su 
energía a un electrón orbital de uno de los átomos que constituyen el 
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19 
material atravesado por la radiación y este electrón es desplazado del 
átomo, formándose un par de iones o par iónico. El fotón incidente 
queda con menor frecuencia, menor energía, mayor longitud de onda y 
en consecuencia con una mejor disposición para interaccionar con los 
átomos vecinos, hasta que se produce el efecto fotoeléctrico y es 
absorbido. 
El rayo gamma o fotón dispersado puede sufrir varias colisiones, antes 
de ser absorbido por el efecto fotoeléctrico. Si el electrón lanzado 
pertenece a una órbita cercana al núcleo de bajo nivel energético, 
tendrá lugar la emisión de rayos X o el electrón Auger, igual que durante 
el efecto fotoeléctrico. 
 
1.16 Uso de las radiaciones ionizantes en los alimentos 
 
La principal radiación ionizante empleada en la irradiación de alimentos 
hoy en día son los rayos gamma de elementos radiactivos como el 60Co, 
haces de electrones de aceleradores grandes y rayos X, pero siempre de 
energías limitadas para evitar que se induzca radiactividad en los 
medios con los que interacciona la radiación. 
Para la irradiación de alimentos conviene emplear emisiones que tengan 
una mayor penetración, de manera que no sólo inactiven a los 
microorganismos y a las enzimas de la superficie sino que también 
produzcan los mismos efectos en el interior del alimento. Por lo que 
generalmente se emplean partículas beta y rayos gamma, para la 
irradiación de alimentos, siendo éste último el tipo de radiación 
seleccionada para este trabajo. 
En el caso de los haces de electrones que se producen por aceleradores, 
pueden producirse rayos X y el límite superior de energía es de 5 MeV, 
mientras que el límite de la energía de los rayos-X deben ser menores 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
20 
de 10 MeV para ser usados en irradiación de alimentos. Estos límites son 
los permisibles en las normas de irradiación de alimentos [17]. 
 
1.17 Unidades de radiación 
 
Desde 1938 L. H. Gray [18], propuso utilizar el concepto de “Energía 
absorbida por unidad de masa” como una medida del efecto de la 
radiación ionizante, dando lugar al concepto de dosis absorbida el cual 
fue admitido por la Comisión Internacional de Unidades Radiológicas y 
Medidas (ICRU), en 1953, con el nombre de dosis absorbida [19]. 
Anteriormente se utilizaba el rad que es la cantidad de radiación de 100 
ergios de energía absorbida por gramo de material irradiado (1 rad = 
100 erg/g), pero la unidad más utilizada ahora es el Gray. La relación 
entre rad y Gray es 1Gy=100 rad [20]. 
En la actualidad, la dosis absorbida se define como la energía promedio 
depositada por la radiación ionizante en un elemento de materia y su 
unidad es el gray (Gy), el cual equivale a un joule por kilogramo (J/kg) 
[21]. La razón o tasa de dosis absorbida (D), es el cambio de la dosis 
absorbida por unidad de tiempo, es decir D = dD/dt en unidades de 
Gy/s. 
 
1.18 Irradiación de alimentos 
 
Irradiar un alimento significa exponerlo a una fuente emisora de 
radiación ionizante (usualmente 60Co o 137Cs), de electrones acelerados 
o rayos X con el propósito de esterilizarlos o alargar la vida de su 
conservación (retrasando los procesos de maduración o putrefacción por 
microorganismos, etc.). Cuando la energía de estas radiaciones es 
suficiente para que los átomos o las moléculas pierdan electronesse 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
21 
generan iones, se dice que se presenta el proceso de ionización. Este 
fenómeno se presenta cuando se irradia al alimento. 
El intervalo habitual para la irradiación de alimentos es generalmente 
desde 50 hasta 10,000 Gy, dependiendo del alimento de interés y del 
efecto deseado [17]. Actualmente el CODEX Alimentarius [22], 
constituye una serie de sugerencias a los gobiernos con el fin de 
implementar la tecnología de irradiación a los alimentos con fines de 
alargamiento de la vida de anaquel o lograr una sanitización adecuada, 
además de ser una alternativa al método de fumigación que pronto 
serán prohibidos, en el año 2015, por su impacto al ambiente y a la 
salud del hombre. 
Desde el punto de vista práctico, hay tres tipos de aplicaciones 
generales y categorías de dosis para los alimentos tratados con 
radiaciones ionizantes. 
 
Tabla 1.5 Clasificación de dosis según la finalidad. 
Radurización 
Dosis baja: menor que 1kGy 
Inhibición de germinación 
Retraso de la maduración 
Desinfección de insectos 
Radicización 
Dosis media: 1 a 10 kGy 
Reducción de microorganismos alterantes 
Reducción de los patógenos no esporulados 
Retraso de la maduración 
Radapertización 
Dosis alta: 10 a 50 kGy 
Reducción de microorganismos a niveles de esterilidad 
 
1.19 Métodos de detección de alimentos irradiados 
 
Es importante el desarrollo de tecnologías que nos permita diferenciar 
entre alimentos irradiados de los no irradiados y cuantificar la dosis de 
radiación que originalmente recibió el alimento. Los métodos 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
22 
actualmente disponibles para la detección de alimentos irradiados están 
basados en cambios físicos, químicos biológicos y microbiológicos. Los 
cambios son inducidos en el alimento durante el proceso de irradiación, 
el cambio inducido debe ser medible y detectarse durante la vida útil del 
alimento. Además, el método debe permitir cuantificar la “dosis 
absorbida” por el alimento, bajo que condiciones fue irradiado, el tipo de 
irradiación al que fue sometido, razón de dosis y temperatura, e 
idealmente debiera aplicarse a una gran variedad de productos 
alimenticios. 
La utilidad de detectar al alimento irradiado proviene de la necesidad de 
reconocer, mediante fenómenos o métodos de acuerdo al cambio de sus 
propiedades, cuáles alimentos han sido expuestos a la radiación. Esto 
debido a que la dosis generalmente es acumulativa y sucesivas 
exposiciones pueden degradar las propiedades de los productos. 
Existe una clasificación de los métodos para la detección de alimentos 
irradiados, los cuales se agrupan de acuerdo a características comunes y 
tipos de alimentos [10]. Esencialmente si un alimento cambia sus 
propiedades químicas o forma nuevos compuestos entonces se puede 
utilizar un método químico, en caso de que se persiga eliminar bacterias 
presentes en el alimento puede usarse un método biológico para la 
cuantificación de la población remanente. En el caso de que el alimento 
cambie sus propiedades físicas, pero esencialmente del polimineral que 
contenga, entonces puede emplearse un método físico y dependiendo 
del tipo de muestras hidratadas o deshidratadas. En este último caso, 
muestras deshidratadas, es importante la detección del alimento por el 
método físico de luminiscencia, en particular la luminiscencia estimulada 
térmicamente (TL) o conocida más comúnmente como 
termoluminiscencia. 
 La ventaja de este método reside en que un alimento puede 
determinarse si fue irradiado (a partir de la emisión de luz intrínseca) 
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23 
aún transcurridos varios meses o años, aunque el alimento debe estar 
en condiciones apropiadas de medio ambiente como escasa luz u 
obscuridad y evitar altas temperaturas con el fin de preservar la 
información TL que pueda contener el polimineral contenido en el 
alimento. 
Existe una gran cantidad de métodos desarrollados en el ámbito de la 
detección de alimentos irradiados [7; 10] la práctica con los alimentos 
ha hecho que se reduzcan a dos particularmente; la resonancia de espín 
de electrón y la termoluminiscencia. Estos métodos resultan de 
particular interés para los alimentos sólidos deshidratados o que 
contienen sólidos en su composición, tal es el caso de las hierbas y 
especias. 
 
1.20 Métodos físicos 
 
a) Espectroscopía de resonancia de espín de electrón (REE, EPR, ESR) 
La espectroscopia de resonancia de espín de electrón es una técnica física 
que detecta especies con electrones desapareados, por ejemplo, los 
radicales libres que se producen en los alimentos una vez que éstos han 
sido expuestos a la radiación ionizante. 
Estas especies químicas al poseer un electrón desapareado tienen un 
campo magnético que es capaz de interactuar con un campo magnético 
externo, y dicha interacción puede ser detectada, siendo esto último el 
fundamento de la ESR. 
En los productos alimentarios con un contenido en humedad 
relativamente alto, los radicales inducidos desaparecen muy 
rápidamente. Por otra parte si el alimento contiene componentes con una 
materia seca relativamente alta, los radicales se pueden atrapar y 
permanecer lo suficientemente estables para ser detectados por ESR. 
b) Medición de la luminiscencia 
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24 
La luminiscencia se ha empleado como método para detectar alimentos 
irradiados debido a que éstos contienen en su composición materia 
inorgánica (minerales) que permiten la ocurrencia del fenómeno físico. 
Además se ha demostrado que la extracción de dicha fracción mineral del 
alimento es posible facilitando la aplicación de esta técnica de detección. 
La luminiscencia en un sólido constituye la emisión de radiación como 
consecuencia de una absorción previa de radiación. El fenómeno de 
termoluminiscencia (TL) consiste en la emisión de luz de un material 
semiconductor o aislante, previamente expuesto a radiación ionizante o 
no ionizante, y posteriormente estimulado con energía calorífica. El 
proceso de termoluminiscencia inicia con la exposición previa del material 
a una temperatura T0, seguido de una estimulación térmica a una 
temperatura T > T0, la cual generalmente es lineal y que tiene por objeto 
la medición de la intensidad de luz emitida como función de la 
temperatura, obteniendo con ello la curva TL llamada curva de brillo 
(glow curve). La curva de brillo presenta uno o varios máximos (bandas 
de TL) como consecuencia de los procesos de recombinación de 
portadores de carga liberados térmicamente. Dado que la 
termoluminiscencia fue el método utilizado en este trabajo, se presenta 
más adelante una exposición del fenómeno físico implicado. 
 
1.21 Métodos químicos 
 
a) Análisis de hidrocarburos volátiles 
La mayoría de los productos volátiles formados en el alimento por la 
radiación se originan a partir de la fracción lipídica; por lo tanto Nawar en 
1970 [23], propuso que la medición de los productos radiolíticos de los 
lípidos en los alimentos, podrían formar la base de los métodos químicos 
para identificar a los alimentos irradiados. 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
25 
 Experimentalmente observó que los ácidos grasos al ser sometidos a 
dosis altas (del orden de kGy) de irradiación presentaban rupturas de 
enlaces dando origen a hidrocarburos volátiles. Este fenómeno de ruptura 
de los enlaces C-C suele presentarse en las posiciones y con 
respecto al grupo carbonilo formándose alcanos y alquenos. Sin 
embargo, esta información puede no encontrarse a dosis bajas del orden 
de Gy. 
Para realizar estos análisis se emplea la cromatografía de gases, 
cromatografía liquida o espectrometría de masas, y ha demostrado ser 
muy efectivo para detectar carnes irradiadasde pollo, vaca y cerdo. 
b) 2-Alquilciclobutanonas 
LeTellier y Nawar en 1972 aislaron una serie de compuestos cíclicos a 
partir de los triglicéridos simples irradiados en vacío a 60kGy. Estos 
compuestos se sabe que son ciclobutanonas sustituidas por un grupo 
alquilo localizado en la posición 2 del anillo. 
 Las 2-Alquilciclobutanonas son empleadas como marcadores para 
alimentos irradiados que contienen grasa ya que no es detectada en 
carnes crudas o cocidas, pero se presenta cuando la muestra es 
irradiada, la duración de las ciclobutanonas es de aproximadamente 20 
días a una temperatura de 4º C. 
 
1.22 Métodos biológicos 
 
a) “Ensayo cometa” de ADN 
Ahora está ampliamente aceptado que el ADN es el mayor objetivo 
celular de la radiación ionizante. El daño en el ADN inducido por la 
radiación es el responsable de la inactivación de los microorganismos, 
destrucción de insectos, inhibición en la formación de brotes, etc. La 
radiación ionizante en dosis altas, induce tres clases principales de daños 
en el ADN: puede romper la doble hélice, rompe la hélice simple y daña 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
26 
la base, la posterior hidroxilación es la primera de estos cambios que se 
pueden observar y cuantificar utilizando varias técnicas. Una de las 
técnicas es la electroforesis en microgel. Esta técnica facilita el análisis de 
la fuga del ADN de las células simples o extraídas del núcleo del material 
alimentario y bañado en gel de agarosa en portaobjetos. El fragmento de 
ADN se escapa del núcleo durante la electroforesis formando una cola en 
la dirección del ánodo. De este modo las células dañadas tendrán la 
apariencia de un cometa cuando el gel se tiña de un colorante 
fluorescente y se observe a través del microscopio. Las células de 
muestras no irradiadas aparecerán sin colas o apenas observadas. 
b) Detección inmunológica de bases de ADN modificadas 
Cuando se expone al ADN a radiación ionizante, una proporción de la 
timidina presente se convierte en dihidrotimidina por interacción con 
radicales libres. El método de ELISA ha permitido la detección de la 
dihidrotimidina en algunos alimentos irradiados [23]. 
 
1.23 Termoluminiscencia 
 
La termoluminiscencia como fenómeno, se define como la emisión de luz 
estimulada térmicamente, para que se presente debe haber previamente 
una absorción de energía por parte de la materia en estudio. En general 
dicha absorción es debida al efecto de la radiación. Para que se desarrolle 
este fenómeno se requieren de tres requisitos; el material debe ser 
aislante o semiconductor. Debe absorber energía de la radiación durante 
la exposición a ésta y la emisión de luz es provocada por el 
calentamiento. Dado que la fracción polimineral de la mejorna es como 
un aislante debido a su contenido de cuarzo, el fenómeno de 
termoluminiscencia se debe presentar, como veremos en los resultados 
de esta tesis. 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
27 
En general, la emisión luminiscente se explica por la transferencia de 
energía de la radiación a los electrones del sólido. Así los electrones 
pasan de un estado energético basal a uno excitado, o bien se ionizan 
para quedar libres y ser atrapados por defectos tales como vacancias o 
impurezas que pueden estar presentes en el sólido [24]. Los electrones 
en estado excitado cuando reciben energía del calentamiento, es decir, 
cuando se les excita con calor o luz, regresan a un estado más estable. 
La energía que se libera en esa transición se manifiesta como emisión de 
fotones, es decir, cierta intensidad de luz que puede detectarse con el 
equipo de termoluminiscencia que realiza un barrido de temperatura 
controlada, y finalmente la señal la convierte en una curva de brillo de 
cada muestra irradiada. 
Las curvas de brillo, generalmente presentan bandas con máximos, y 
cada pico o máximo se relaciona con un tipo de trampa; mientras que la 
temperatura a la que aparece el pico indica la energía necesaria para 
activarlas. Es decir, se le puede asociar una energía de activación para 
liberar a la carga de su trampa donde estaba retenida. El área bajo cada 
pico es indicativa del número de cargas retenidas en las trampas, lo que 
depende de la cantidad de radiación impartida o dosis. De aquí la 
importancia de encontrar una región lineal de dosis-respuesta TL, y el 
análisis de las curvas de brillo que serán particulares para cada tipo de 
material cristalino o polimineral como en el caso de los alimentos. 
 
1.24 Luminiscencia en sólidos 
 
El fenómeno de termoluminiscencia (TL) consiste en la emisión de luz al 
calentar, por debajo de su temperatura de incandescencia, una 
sustancia sólida previamente expuesta a un agente excitante tal como 
las radiaciones ionizantes. Este fenómeno se conoce desde hace casi 
cuatro siglos. La primera observación que se registra en la literatura se 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
28 
debe a Boyle, quien en 1663 informó ante la Royal Society of London 
que al calentar un diamante en la oscuridad éste emitía un extraño 
destello [25]. Sin embargo, no fue sino hasta 1950 en que Daniels en 
Wisconsin EUA [26] propusieron usar el fenómeno físico, aún 
desconocido, consistente en la liberación por medios térmicos de la 
energía almacenada en un material la cual había sido inducida por la 
radiación, para la detección de la radiación ionizante. 
La luminiscencia se presenta en una gran variedad de materiales tales 
como: cristales inorgánicos, vidrios, cerámicas, compuestos orgánicos 
como el polietileno y el teflón, entre otros, así como en ciertos 
materiales bioquímicos y biológicos. Sin embargo los materiales de 
interés para la dosimetría en la actualidad, están representados por los 
sólidos dieléctricos con un amplio intervalo de transparencia óptica. 
La existencia de defectos en la red cristalina de un sólido en importante 
para que se produzca el fenómeno de luminiscencia cuando el cristal es 
expuesto a la radiación ionizante. 
 
 
 
Ion alcalino 
 
Ion halogenuro 
Figura 1.5 Representación esquemática tridimensional para un cristal perfecto de un 
halogenuro alcalino. 
 
En un sólido cristalino perfecto, los átomos ocupan posiciones ordenadas 
en una estructura reticular periódica (ver figura 1.5). La existencia de 
cualquier alteración en esta estructura constituye un defecto. Los 
cristales reales no presentan estructura ideal sino que tienen una gran 
cantidad de imperfecciones o defectos de la red. Entre los diversos tipos 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
29 
+ 
+ 
de imperfecciones que pueden presentarse en un cristal están los 
defectos puntuales, que son anomalías localizadas en ciertas regiones 
del mismo y con un tamaño comparable al de los iones de la red (figura 
1.6). 
 
+ ion alcalino 
- ion halógeno 
+ vacancia de ion alcalino 
 - vacancia de ion halógeno 
+ ion alcalino intersticial 
- ion halógeno intersticial 
Figura 1.6 Representación esquemática de un halogenuro alcalino en dos dimensiones. 
a) Estructura ideal, b) vacancias, c) y d) Iones intersticiales y vacancias al mismo 
tiempo. 
 
La vacancia es un defecto puntual producido por la ausencia de un ion 
en una posición normalmente ocupada en la red cristalina. Los iones o 
átomos que ocupan los espacios de la red que normalmente deberían 
estar vacios, se denominan intersticiales y pueden corresponder a 
átomos de cristales desplazados de su posición normal en la red o bien a 
átomos de impurezas. En general, un defecto será cualquier alteración 
de la red cristalina. 
Los defectos puntuales, son alteraciones del cristal en algún sitio, y 
consisten en la ausencia o exceso de iones, estos a su vez pueden ser 
intrínsecos cuando exista un átomo o ión extra donde no debía de 
haber (llamado defecto Frenkel)ó que falte uno de los átomos o iones 
dentro del cristal, conocida como vacancia, esta puede ser de un ión 
negativo o positivo (defecto Schottky). 
Mientras los defectos extrínsecos son impurezas, iones distintos a los 
que forman la red, pueden ser sustitucionales (que ocupa un lugar 
donde normalmente no hay nada), o intersticiales (en los espacios libres 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
30 
+ 
 
+ 
entre iones). Estos defectos se producen o se inducen de manera que se 
mantienen la estequiometría y la neutralidad eléctrica [12]. 
Cuando un sólido cristalino es expuesto a la radiación ionizante, se 
producen electrones libres y consecuentemente “agujeros”. Estos 
portadores de carga o entes móviles migran por el cristal hasta quedar 
atrapados en las imperfecciones antes mencionadas, si un electrón se 
atrapa en una vacancia a ese par se conoce como centro F o centro de 
color. 
 
+ ion alcalino 
- ion halógeno 
+ vacancia de ion alcalino 
 - vacancia de ion halógeno 
+ ion alcalino intersticial 
- ion halógeno intersticial 
 Electrón 
 Agujero 
 
Figura 1.7 Representación esquemática de los centros de color más comunes (a) 
centro F mostrando a un electrón atrapado en una vacancia aniónica, (b) centro F 
mostrando que la distribución del exceso de electrones es principalmente sobre los 
cationes adyacentes a la vacancia aniónica, (c) centro H consistente en un agujero 
atrapado en un anión intersticial y (d) centro A, consistente en la asociación de un 
anión intersticial con una vacancia de ion negativo. 
 
Los centros de color pueden tener niveles de energía que producen 
bandas de absorción óptica en longitudes de onda a las que el cristal es 
normalmente transparente y pueden determinarse experimentalmente 
[27]. La posibilidad de absorber luz hace que el cristal se coloree, de ahí 
el nombre de centro de color. 
La figura 1.7 muestra en forma esquemática algunos de los centros de 
color más comunes. 
La desexcitación de un centro de color puede tener lugar mediante la 
disipación de su exceso de energía, o bien por la emisión de un fotón. 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
31 
Cuando ocurre el segundo proceso, se le conoce como fenómeno de 
luminiscencia. En el caso más general, la desexcitación de un centro de 
color puede ocurrir por una combinación de estos dos procesos, su 
estudio es complejo. Los centros F son en realidad importantes porque 
son responsables también de la emisión termoluminiscente en las 
muestras sólidas como en el caso de los poliminerales compuestos 
normalmente de cuarzo y feldespatos. 
 
1.25 Modelo de bandas 
 
El fenómeno de luminiscencia recibe nombres particulares de acuerdo 
con el tipo de energía que se proporciona a los centros luminiscentes 
para desexcitarlos. Si esta energía se suministra por medio de radiación 
de frecuencia óptica, al fenómeno de emisión se le llama 
radiofotoluminiscencia (RFL), si es con luz de cierta longitud de onda 
entonces será luminiscencia ópticamente estimulada (OSL), y si la 
desexcitación se logra con energía térmica, se le conoce como 
termoluminiscencia. Esta última, consiste en la emisión de fotones de 
luz visible por un material que ha sido expuesto previamente a la 
radiación, al calentarlo por debajo de su punto de incandescencia sin 
involucrar la emisión de cuerpo negro. 
El nombre correcto del fenómeno es el de luminiscencia térmicamente 
estimulada; sin embargo la costumbre ha impuesto la denominación de 
termoluminiscencia (TL). 
Los mecanismos involucrados en la termoluminiscencia se muestran 
esquemáticamente en la figura 1.8 cuando se irradia el material, 
algunos de los electrones se excitan de la banda de valencia (BV) a la 
banda de conducción (BC), generándose pares de electrones en la 
banda de conducción y los correspondientes huecos en la banda de 
valencia. Los portadores de carga permanecen en las bandas por un 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
32 
tiempo breve, luego pueden caer en trampas con niveles de energía 
dentro del gap, donde permanecen hasta que se les proporciona energía 
suficiente y adquieran cierta frecuencia de movimiento para liberarse y 
se recombinen para la emisión de luz. 
 
Figura 1.8 Mecanismo involucrado en el fenómeno de termoluminiscencia. 
 
En la etapa de calentamiento, también conocida como etapa de lectura 
usando un detector sensitivo a la luz, tal como un fotomultiplicador. La 
gráfica que se obtiene al registrar la emisión de la luz en función de la 
temperatura se llama curva de emisión termoluminiscente, o curva de 
brillo y está formada por uno o más picos de emisión, algunos de los 
cuales pueden incluso traslaparse. 
Para explicar la ocurrencia de un pico TL, es necesario suponer que 
existen por lo menos dos tipos de imperfecciones en el cristal: en la 
excitación inicial una captura de electrones y la otra captura de huecos. 
Los electrones y los huecos se producen en pares debido a la aplicación 
de la radiación. Las energías de estos portadores de cargas están 
relacionadas a estados de atrapamientos asociados con las 
imperfecciones, y las energías están dentro de la banda prohibida del 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
33 
cristal [28]. Estos estados son metaestables, pero normalmente a bajas 
temperaturas de excitación sus tiempos de vida son muy largos. Para 
propósito de discusión, el estado de atrapamiento del electrón se 
considera más cercano a la banda de conducción y el estado de 
atrapamiento del hueco a la banda de valencia. En este modelo, la 
muestra es calentada y los electrones son térmicamente liberados hacia 
la banda de conducción, y después puede recombinarse con huecos 
atrapados, produciéndose así la emisión de fotones. En esta situación el 
estado de atrapamiento del hueco es llamado centro luminiscente o 
centro de recombinación y el estado de atrapamiento del electrón es 
llamado trampa. 
La energía térmica que se proporciona al material al calentarlo después 
de irradiado, libera al ente móvil que estaba atrapado, el cual después 
de viajar por el cristal se recombina con un centro luminiscente que 
existe en la banda prohibida emitiendo un fotón de luz (figura 1.9). 
 
Figura 1.9 Modelo de bandas para el fenómeno TL [29]. 
 
Debido a que el proceso de emisión luminosa implica la desocupación de 
varias trampas de diferentes energías, el ente móvil es liberado a 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
34 
diferentes temperaturas, lo que da lugar a una curva de 
termoluminiscencia la cual es característica de cada material. 
a) Al irradiar el cristal los electrones son transferidos de la banda de 
valencia (BV) a la banda de conducción (BC) dejando los 
correspondientes agujeros en la BV; los electrones y agujeros viajan por 
el cristal hasta ser atrapados en estados metaestables de la banda 
prohibida. También puede ocurrir que centros F que quedan retenidos 
en estructuras más complejas. Durante el calentamiento: b) La carga 
(electrón) se recombina con un agujero atrapado; c) El agujero se 
recombina con una carga atrapada; d) La carga y agujero se 
recombinan en un centro luminiscente de la banda prohibida para emitir 
luz. 
La mayor parte de los descubrimientos e investigaciones relativos al 
fenómeno de termoluminiscencia han estado dirigidos hacia su 
aplicación en la dosimetría de la radiación ionizante y hacia la obtención 
de materiales dosimétricos más sensibles y estables para monitorear 
ambientes desde baja hasta alta radiación, incluyendo sitios fuera de la 
atmósfera terrestre. La dosimetría termoluminiscente se basa 
fundamentalmente en el hecho de que la cantidad de luz emitida por el 
material termoluminiscente irradiado es proporcional a la dosis de 
radiación recibida por alguna fuente. 
 
1.26 Modelode Randall-Wilkins 
 
El primer modelo matemático de aceptación general desarrollado para 
explicar las características generales de las curvas de 
termoluminiscencia fue desarrollada por Randall y Wilkins en 1945 [30]. 
Este modelo, llamado modelo de Randall-Wilkins, asume una cinética de 
primer orden para termoluminiscencia (TL). Supone la existencia de dos 
tipos de niveles: uno de atrapamiento y otro de recombinación y excluye 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
35 
la posibilidad de re-atrapamiento de electrones que has sido liberados 
térmicamente. Los electrones en las trampas tienen una distribución de 
Maxwell de energías térmicas; de ahí la probabilidad p, de que un 
electrón escape de una trampa de profundidad E (energía de activación, 
eV) a una temperatura T (ºK) está dada por la ecuación de Arrhenius: 
 
Donde s (s-1) es el factor de frecuencia y k es la constante de 
Boltzmann. El factor de frecuencia s es conocido como la frecuencia de 
“intento de escape” de la carga de su trampa que lo retiene. Tomando 
en consideración lo anterior tenemos que la intensidad luminosa I, está 
determinada por la proporción de electrones liberados de las trampas en 
un momento dado a una temperatura constante, en donde el signo 
negativo indica la pérdida de electrones y n (m-3) es la densidad de 
ocupación de electrones en la trampa en el tiempo t (s), por lo que I(t) 
está determinada por 
 
I(t) el número de fotones emitidos por unidad de volumen por unidad 
de tiempo (m-3s-1) y e[-E/kT] es la función de Boltzmann, la cual es 
proporcional a la probabilidad de que un electrón atrapado se escape 
térmicamente de la trampa. Si el material se calienta a una rapidez 
constante =dT/dt, esto es el calentamiento en el equipo de manera 
lineal constante, puede obtenerse: 
 
En donde n representa la concentración de electrones cuando la 
temperatura alcanza el valor T. suponiendo que todos los electrones se 
recombinan radiativamente, con un centro de recombinación cercano a 
la banda de valencia, la intensidad I (proporcional a la razón de 
desatrapamiento o escape) TL es 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
36 
 
Combinando las ecuaciones 3 y 4 I(t) toma la forma 
 
Esta ecuación permite graficar la intensidad I de luminiscencia en 
función de la temperatura T y la curva resultante sería una aproximación 
a una curva de brillo experimental dada. El modelo de Randall-Wilkins 
supone solo un tipo de trampa, por lo que la ecuación anterior genera 
un solo pico. En un experimento la curva de brillo suele exhibir más de 
un máximo de emisión, cada uno relacionado con una trampa distinta y 
en principio puede involucrar la existencia de distintos centros de 
recombinación. 
 
1.27 Método del levantamiento inicial 
 
Este método de levantamiento inicial fue propuesto por primera vez por 
Garlick y Gibson en 1948 [31]. Sirve para determinar la energía de 
activación de un pico aislado y es independiente del orden de la cinética, 
para evitar el error debido a una disminución en el número de 
electrones que quedan atrapados, es necesario restringir el rango de 
temperatura de tal manera que la intensidad de la termoluminiscencia 
alcanzada no exceda del 15% de la intensidad máxima del pico, es 
decir, la parte inicial de la elevación del pico, también asume que en 
esta región la cantidad de electrones atrapados es constante y por ende 
la dependencia inicial con la temperatura es despreciable; esto se 
muestra en la figura 1.10 
Facultad de Química, UNAM Capitulo I. Antecedentes 
 
 
 
37 
 
Figura 1.10 Método de levantamiento inicial para una curva de brillo. 
 
En este método de levantamiento inicial, se utiliza la ecuación de 
Arrhenius que tiene la expresión I e[-E/kT], y aplicando logaritmos se 
obtiene ln(I)= -E/kT de donde comparando los términos de esta 
ecuación con una recta de la forma y=mx se tiene que la pendiente es 
m= -E/k donde k es la constante de Boltzman. Esta es una forma de 
obtener la energía de activación de una trampa para una curva de brillo 
que tiene solamente un pico. El modelo considera que al tener un 
calentamiento lineal , la intensidad termoluminiscente I es 
directamente proporcional a la velocidad de desatrapamiento a una 
temperatura máxima, la cual coincide con la Tmáx, puede deducirse la 
expresión para una cinética de primer orden y a partir de ella también 
se puede calcular el factor de frecuencia s: 
max)/(
max
2
kTEse
kT
E
 
en donde los términos cinéticos E, β, K son conocidos y el término Tmax 
depende de la temperatura de la curva de brillo experimental. 
 
 
 
 
Facultad de Química, UNAM Capitulo II. Desarrollo experimental 
 
 
 
38 
CAPITULO II. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
Desarrollo experimental 
 
Este capítulo está dirigido al desarrollo de la parte experimental en esta 
tesis, se expone la metodología que se siguió para la extracción de los 
poliminerales de la muestra de mejorana (Origanum majorana) de 
origen Mexicano. Se mencionan los materiales, equipos y reactivos 
utilizados. 
Las muestras de mejorana fueron expuestas a la radiación gamma en el 
irradiador Gammacell-200 instalado en la Unidad de Irradiación y 
Seguridad Radiológica del Instituto de Ciencias Nucleares UNAM. 
Para desarrollar este trabajo experimental se utilizaron equipos del 
laboratorio de Luminiscencia y de Seguridad Radiológica que tiene la 
Unidad de Irradiación del Instituto de Ciencias Nucleares UNAM. 
La preparación de las muestras se realizó para obtener los 
poliminerales y exponerlos a la radiación gamma para obtener las dosis 
de interés que permitieran realizar el estudio de esta tesis. Las muestras 
de poliminerales irradiados fueron detectadas en un equipo de 
termoluminiscencia con atmósfera de nitrógeno y conectado a una 
computadora personal para obtener datos y analizarlos posteriormente. 
 
2.1 Materiales, equipos y reactivos 
 
Para la separación y homogeneización del tamaño de partícula (53 y 149 
m) de las muestras de mejorana se utilizaron los siguientes materiales 
de laboratorio: 
 
 
Facultad de Química, UNAM Capitulo II. Desarrollo experimental 
 
 
 
39 
 Vasos de precipitados de 250 
y 1000mL 
 Alcohol etílico (CH3COH) 
 Matraz Erlenmeyer de 250 y 
500 mL 
 Agua bidestilada 
 Probetas de 250 y 1000 mL Peróxido de hidrógeno (H2O2) 
al 30% 
 Pipetas pasteur Acetona 
 Vidrios de reloj Irradiador Gammacell-200 
autoblindado con 60Co 
 Cajas petri de vidrio Lector luminiscente modelo 
Harshaw TLD3500 
 Agitadores magnéticos Parrilla de agitación Osyma 
Thermolyne 
 Espátulas Balanza digital Ohaus 
 Pizeta Cribas de No 100 y 270 
(tamaño de poro 149 y 53 
m) 
 Cronómetro Discos de aluminio 
 Pinzas para crisol Mufla Thermolyne modelo 
47900 
 
Para las irradiaciones de las muestras se usaron los sitios de las 
cámaras de irradiación de los irradiadores Gammacell-200 autoblindado 
para dosis bajas. Una lámpara de luz ultravioleta (UV) de vapor de 
mercurio (Hg) con potencia de radiación 218 μW/cm2, modelo OS-9286, 
120 VAC/60 Hz, marca Pasco Scientific. 
 
2.2 Extracción de poliminerales de la Mejorana (Origanum 
majorana) 
 
Para realizar la separación de los poliminerales de mejorana se utilizaron 
muestras de origen Mexicano provenientes del Estado de Puebla. Las 
extracciones se realizaron con 25 g de muestra seca previamente 
triturada, las cuales se colocaron en vasos de precipitado de 1 L con 
una mezcla de alcohol etílico y agua en una proporción de 30:70, 20:80, 
10:90 y agua destilada, con agitación constante por 12 horas a 180 
Facultad de Química, UNAM Capitulo II. Desarrollo experimental 
 
 
 
40 
rpm con el objeto de separar la parte orgánica de la inorgánica. Se