Evaluación de las condiciones de extracción solvente-temperatura en el contenido de fenoles totales y actividad antioxidante de extractos J. spicigera, su protección coloidal con goma de mezquite nativa y purificada Público Deposited

Phenolic compounds are of utmost importance due to their various properties associated with them, including antioxidant and antimicrobial activity, color change, and impart flavor to food, their contribution and of maintenance to human well-being, is due to the reduction of degenerative diseases. In Mexico there is a great diversity of endemic plants that contain a high content of phenolic compounds with therapeutic activity, among them Justicia spicigera (muicle), which makes it potentially attractive for industrial exploitation Despite these beneficial health effects, these types of compounds are highly labile to degradation by various environmental factors (light, oxygen, temperature, etc.). The effectiveness of these com- pounds is restricted by their relatively low concentrations, due to the efficiency of the extraction solvents and the operating conditions. This makes it necessary to establish said conditions (type of solvent, temperature, etc.) to obtain the highest For this reason, in this proposal the effect of the extraction temperature (25oC and 60oC) and the solvents used were evaluated; [water (W), ethanol (E), 50 % ethanol (E50), 5 % glycerol (G5) and 5 % propylene glycol (PG5)]. Evaluating the initial content of total phenolic compounds (TPC) and antioxidant activity (AA). It was found that the E5025 extract showed the best TPC extraction performance, equivalent to 1,018 ± 24.2 mgGAE / kg On the other hand, the effect of pH on TPC during storage had a strong influence on the stability of TPC and AA. Regardless of the three storage pHs (3.5, 5.5 and 7.4), it was found that all the extracts presented a significant loss of TPC and AA. The degradation had a first order kinetics in two stages, the first with a relatively fast constant (k1) at relatively short storage times, followed by a relatively slow constant (k2) at relatively long storage times, the extract being E10060 ( pH’s 3.5 and 7.4) which presented the lowest loss of TPC and the highest loss of AA with a reduction of 10.0 % and 87.0 %, respectively. According to the results obtained, it was found that the longest half-life time for the extracts of E10060 (pH 7.4 and 3.5) and PG560 (pH 5.5) were 64, 106 and 186 days respectively. Due to the above, the need arose to prolong the stability and functionality of the muicle extracts, for which it was proposed to incorporate them into a biopolymeric matrix formed by native mesquite gum (GMN) and purified mesquite gum (GMP). The purification was carried out by ion exchange chromatography (removal of metals and adsorption to eliminate the darkening that aqueous solutions present. The efficiency of color removal was greater than 80 %, which, it has been mentioned, is associated with the content of “Tannins” (1000-2500 ppm). Dark solutions of GMN, restricts the use as an additive suitable for human consumption. The Food and Drug Administration (FDA), has regulated that the concentration of tannins must be zero ppm. The purification process of the GMN was evaluated by means of the signal of vibration bands of the functional groups by means of infrared spectroscopy, by the quantification of total ionizable groups and by interfacial tension. The color reduction, enhanced the absorption bands of the functional groups, as did the quantification of total ionizable groups. The interfacial tension data did not show a significant difference between the GMN and GMP. The stabilization of the concentrated E5025 muicle extract in the GMN and GMP solutions, respec- tively, improved their stability. The stability was close to 90 % of the TPC in a period of 30 days of storage, compared with the free extract, which loses 50 % after 16 days. The stability of phenolic compounds may be related to the functional properties of GMN. One of the functional of properties in water-soluble systems are colloidal protection. All water-soluble and fat-soluble compounds inter- act through hydrogen bonds and Van der Waals forces. Polar molecules interact through hydrogen bonds, while nonpolar molecules interact with the hydrophobic segments of the polymer chains. The macromolecule reorganizes its structure by directing the water-soluble polysaccharide residues towards the continuous medium, forming a protective film. The reorganization between phenolic compounds and GMN or with GMP, allows the phenolic compounds to be trapped or surrounded by the macromolecule, limiting the degradative processes.

Los compuestos fenólicos son de suma importancia debido sus diversas propiedades asociadas a ellos, incluyendo actividad antioxidante, antimicrobiana, imparten color y sabor en alimentos, su contribución y mantenimiento al bienestar humano, es debido a la reducción de enfermedades de- generativas. En México, existe una gran diversidad de plantas endémicas que contienen un alto contenido de compuestos fenólicos con actividad terapéutica, entre ellas Justicia spicigera (muicle), que la hace potencialmente atractiva para la explotación industrial. A pesar de dichos efectos be- néficos para la salud, este tipo de compuestos son altamente lábiles a la degradación por diversos factores ambientales (luz, oxígeno, temperatura, entre otros). La efectividad de dichos compuestos se encuentra restringida por sus concentraciones relativamente bajas, eficiencia de extracción con disolventes y condiciones de operación. Lo anterior, hace necesario establecer dichas condiciones (tipo de disolvente, temperatura y efecto de pH) para obtener el mayor contenido de compuestos fenólicos. Además de preservar dichas propiedades y funcionalidades durante el almacenamiento. Por tal motivo, en esta propuesta se evaluó el efecto de la temperatura de extracción (25oC y 60oC), disolventes utilizados; agua (W), etanol (E), etanol 50 % (E50), glicerol 5 % (G5) y propilenglicol 5 % (PG5). Evaluando el contenido inicial de compuestos fenólicos totales (TPC) y actividad an- tioxidante (AA). Se encontró que el extracto E5025 mostró el mejor rendimiento de extracción de TPC, equivalente a 1,018 ±24.2 mgGAE/kg. Por otra parte, el efecto del pH sobre el TPC durante el almacenamiento tuvo una fuerte influencia sobre la estabilidad del TPC y AA. Independientemente de los tres pHs de almacenamiento (3.5, 5.5 y 7.4), se encontró que todos los extractos presentaron pérdida significativa del TPC y AA. La degradación tuvo una cinética de primer orden en dos etapas, la primera con una constante relativamente rápida (k1) a tiempos de almacenamiento relativamente cortos, seguido por una cons- tante relativamente lenta (k2) a tiempos de almacenamiento relativamente largos, siendo el extracto E10060 (pH’s 3.5 y 7.4) el que presentó la menor pérdida de TPC y, la mayor pérdida de AA con una reducción del 10.0 % y 87.0 %, respectivamente. De acuerdo con los resultados obtenidos, se encontró que el mayor tiempo de vida media para los extractos de E10060 (pH 7.4 y 3.5) y PG560 (pH 5.5), fueron 64, 106 y 186 días respectivamente. Debido a lo anterior, surgió la necesidad de prolongar la estabilidad y funcionalidad de los extractos del muicle, por lo que se propuso incorporarlos en una matriz biopolimérica formada por goma de mezquite nativa (GMN) y goma de mezquite purificada (GMP). La purificación fue realizada por cromatografía de intercambio iónico (remoción de metales para eliminar el oscurecimiento que presentan las soluciones acuosas. La eficiencia de remoción de color fue mayor del 80 %, el cual, se ha mencionado que se encuentra asociado al contenido de “taninos” (1000-2500 ppm). Las soluciones oscuras de GMN, restringe el uso como aditivo apto para su consumo humano. La Administración de Drogas y Alimentos (FDA), ha reglamentado que la concentración de taninos debe ser cero ppm. El proceso de purificación de la GMN fue evaluado por medio de la señal de bandas de vibración de los grupos funcionales mediante de espectroscopia de infrarrojo, por la cuantificación de grupos ionizables totales y por tensión interfacial. La reducción de color potenció las bandas de absorción de los grupos funcionales, al igual que la cuantificación de grupos ionizables totales. Los datos de tensión interfacial no mostraron diferencia importante entre los resultados de la GMN y GMP. La estabilización del extracto E5025 concentrado de muicle en las soluciones de GMN y GMP, respec- tivamente, mejoró la estabilidad de éstos. La estabilidad fue cercana al 90 % del TPC en un periodo de 30 días de almacenamiento, comparado con el extracto libre, el cual redujo su concentración en 50 % después de 16 días. La estabilidad de los compuestos fenólicos puede estar relacionada a las propiedades funcionales de la GMN. Una de las propiedades funcionales en sistemas hidrosolubles es la protección coloidal. Todos los compuestos hidrosolubles y liposolubles interaccionan por medio de puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. Las moléculas polares interaccionan por medio de puentes de hidrógeno, mientras que las no polares interaccionan con los segmentos hidrófobos de las cadenas de biopolíme- ro. La macromolécula reorganiza su estructura orientando los residuos de polisacárido hidrosoluble hacia el medio continuo, formando una película protectora. La reorganización entre compuestos fe- nólicos y la GMN o con la GMP, permite que los compuestos fenólicos queden atrapados o rodeadas por la macromolécula limitando los procesos degradativos.

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