masas convencional es que el PTR-MS usa ionización química “suave” de las moléculas de los volátiles por reacción con iones de hidronio (H3O+) producidos por un origen externo de iones (Tholl et al., 2006). El espectrómetro de masas que usa un analizador cuadropolo está disponible comercialmente por Analytk GmbH, Austria. Este equipo permite la detección de los volátiles rápidamente con un bajo límite de detección (10-100 pptv). Recientemente también se ha desarrollado un espectrómetro de masas con un analizador de tiempo de vuelo por reacción de transferencia de protones (PRT-TOF por sus siglas en inglés) que permite la detección de volátiles de plantas en tiempo real (Brilli et al. 2011). El uso del analizador de tiempo de vuelo permite la detección completa e instantánea del espectro de masas total con un tiempo de resolución de menos de un segundo.
En algunos casos cuando los componentes de un semioquímico no son volátiles se ha usado espectrometría de masas por bombardeo rápido de átomos (FAB-MS por sus siglas en inglés). Por ejemplo, usando esta técnica, extractos conteniendo la feromona disuasiva de oviposición de Rhagoletis cerasi L. Fueron disueltos en una matriz líquida de tioglicerol y bombardeada con átomos de Xenón, obteniéndose el espectro de masas de una molécula que fue identificada como un derivado de taurina con dos centros quirales (Hurter et al., 1987).
Otras técnicas analíticas espectrales
Espectroscopia de infrarrojo (IR). Ésta es una técnica analítica que permite identificar los grupos funcionales presentes en una molécula. La región del infrarrojo en el espectro electromagnético comprende desde el rojo en el espectro visible hasta la región de las microondas entre 10 y 12,800 cm-1. Sin embargo, las aplicaciones analíticas relacionadas con la identificación de los grupos funcionales de los compuestos se encuentran en la región media del infrarrojo desde 670 a 4000 cm-1. La IR se fundamenta en que las moléculas tienen frecuencias a las cuales rotan y vibran, y estos movimientos tienen niveles de energía discretos. En el espectro de infrarrojo, la radiación incidente es absorbida cuando la energía de la radiación incidente coincide con la energía requerida para excitar un particular modo vibracional. La multiplicidad de vibraciones que ocurre simultáneamente produce un complejo espectro de absorción que es característico de grupos funcionales presentes en la molécula y de las configuraciones de los átomos. Por esto, el espectro de infrarrojo de un compuesto orgánico es considerado como la “huella digital”. Además, mediante la interpretación de la información proporcionada por el IR es posible determinar la presencia o ausencia de grupos funcionales específicos. Para el análisis por IR, la muestra es colocada en un micro disco de bromuro de potasio o disuelta en tetracloruro de carbono y colocado en una celda. La celda o el disco se colocan en un condensador por donde pasa el rayo de IR. Es importante que se elimine el disolvente para que la banda de absorción de éste no interfiera con la muestra. Posteriormente surgió la Transformada de Fourier, incorporándose al IR y convirtiéndose en FTIR lo que permitió obtener espectros más finos y con una menor cantidad de muestra. Años más tarde se combinó con la cromatografía de gases-infrarrojo con transformada de Fourier (GC-FTIR). En cuanto al uso de esta técnica a la identificación de feromonas, mediante GC-FTIR ha sido posible la identificación de feromonas de Lepidoptera (leal et al., 2006) y de Hymenoptera (Krokos et al., 2001), trabajando con pequeñas cantidades de muestra.
Resonancia Magnética Nuclear
La RMN es una técnica instrumental que ha contribuido enormemente a la determinación estructural de nuevos compuestos en los últimos años debido a los grandes avances logrados en aspectos como el incremento en la potencia del campo magnético, la inclusión de la transformada de Fourier, y otras mejoras logradas a través de nuevos experimentos. La RMN es una técnica que permite determinar la estructura completa de un compuesto y con los equipos modernos la cantidad de muestra que se requiere es del orden de nanogramos. Mediante experimentos de 1H RMN se puede determinar el número y tipo de protones presentes en una molécula y por 13C RMN el número y tipo de carbonos presentes en la molécula, de manera que con esta información se puede armar el rompecabezas. La muestra deberá ser preparada con mucho cuidado tratando de que sea pura y disuelta en cloroformo deuterado, y colocada en tubos de RMN. Los primeros aparatos de RMN tenían una potencia de 60 MHz y los experimentos eran conducidos en modo de onda continua. Con el surgimiento de los electromagnetos los aparatos de 1H RMN pudieron registrar espectros a 100 MHz. Casi al mismo tiempo surgió la introducción de la computadora conectada al espectrómetro y permitió un nuevo método de adquisición y procesamientos de los datos de RMN, lo que es conocida como la transformada de Fourier (TF) (Williams & King 1990). La incorporación de la TF permitió registrar 13C NMR espectros de muestras diluidas. Además, permitió los experimentos bidimensionales o de correlación. Con el tiempo los electromagnetos se volvieron imprácticos, posteriormente surgieron los magnetos superconductores permitiendo disponer de equipos de RMN que operan hasta 800 MHz con computadoras veloces que permiten hacer el análisis en muy corto tiempo y con pequeñas cantidades de muestra. En la identificación de feromonas de insectos hay varios ejemplos en donde ha sido necesario apoyarse en el análisis de RMN para elucidar la estructura correcta, por ejemplo, el espectro de uno de los componentes de la feromona de reconocimiento de la reina de Solenopsis invicta Buren fue obtenido con 0.9 μg de muestra utilizando un espectrotrómetro Nicolet de 300 MHz, para lo cual la muestra fue colectada por CG y transferida a un pequeño tubo capilar (Rocca et al., 1983) resultando ser (E)-6-(1-pentenil)-2H-2-piranona.
Síntesis de feromonas
En ecología química la síntesis de los semioquímicos es un paso transcendental que permite confirmar la identificación del compuesto, al cual se le tendrá que confirmar la actividad biológica mediante pruebas en bioensayos y en campo. En la preparación de cualquier compuesto hay varios puntos a considerar, por ejemplo, la longitud de la cadena, la presencia de dobles enlaces y posible formación de isómeros geométricos y los grupos funcionales presentes. Sin embargo, la preparación de cada compuesto es un procedimiento único y permite diseñar nuevas rutas de síntesis. En el caso de feromonas de insectos de lepidopteros es fuerte la presencia de compuestos como alcoholes, aldehídos y acetatos de 12, 14 y 16 carbonos, aunque podremos encontrar moléculas de hasta 18 y 20 carbonos y otros tipos de moléculas. Hay varios trabajos que han abordado la síntesis de feromonas como por ejemplo, Henrick (1977), y Mori (1989) sobre síntesis de feromonas quirales. Algunas síntesis de feromonas han sido trabajos que han llevado muchos años de investigación buscando la forma correcta de preparar la feromona con la actividad correcta, por ejemplo, la síntesis de la feromona de la escama, Aspidiotus nerii (Petschen et al., 1999). En Latinoamérica, los investigadores brasileños han contribuido a la síntesis de feromonas de insectos con resultados sobresalientes (Ferreira & Zarbin, 1996; Baraldi et al., 2002), toda vez que esta parte es una actividad de vital importancia en la identificación de semioquímicos de insectos.
Conclusiones
Los nuevos avances surgidos en las técnicas de colecta de volátiles, análisis e identificación semioquímicos han contribuido sin duda a que este proceso se haga en menos tiempo y de manera más eficiente contando para ello con procedimientos de síntesis más eficaces. Algunas técnicas como las electrofisiológicas han permitido tener un mejor conocimiento del proceso de percepción por parte de los insectos, y esto permitirá diseñar en el futuro mejores estrategias de control de plagas.
Agradecimientos
Al Dr. Leopoldo Cruz López por sus comentarios a una versión inicial de este manuscrito.
Referencias
ANR, H., STADLER, E., & RAUSCHER, S. 1975. The electroantennographic detector. A selective and sensitive tool in the gas chromatographic analysis of insect pheromones. Z. Naturforsch. 30c: 722-725.
ARTHUR, C. L., POTTER, D. W., BUCHOLZ, S., MOTLAGH, S., & PAWLISZYN, J. 1992. Solid phase microextraction for the direct
