PRODUCTOS NATURALES

 

Evaluación de la actividad antioxidante de aceite esencial de Myrcianthes leucoxyla

 

Evaluation of the antioxidant action of the essential oil from Myrcianthes leucoxyla

 

 

Miladys Esther Torrenegra Alarcón,^I Clemente Granados Conde,^II Xiomara Yañez Rueda^III

 

 

---

RESUMEN

Objetivos: evaluar la composición química la actividad antioxidante in vitro del aceite esencial de la especie vegetal Myrcianthes leucoxyla, obtenidos mediante hidrodestilación e hidrodestilación asistida por la radiación con microondas, así mismo realizar una comparación entre los dos métodos de extracción utilizados.
Métodos: el aceite esencial se obtuvo por hidrodestilación e hidrodestilación asistida por radiación con microondas, a partir de las hojas. La composición química se evaluó mediante cromatografía de gases/espectrómetro de masa. La actividad antioxidante fue determinada mediante las técnicas de actividad antiradicalaria por los métodos DPPH^. y ABTS^.+.
Resultados: los rendimientos oscilaron entre 0,37 % y 0,45 %, dependiendo del método de extracción utilizado. El aceite esencial extraído del Myrcianthes leucoxyla presentó como componente mayoritario el α-pineno, independientemente de la metodología de extracción utilizada. Los resultados de la prueba de actividad antioxidante mostraron que los aceites esenciales de arrayán (Myrcianthes leucoxyla) obtenidos mediante ambos métodos de extracción tuvieron valores de IC₅₀ mediante la técnica de DPPH• de 78 y 89 μg/mL y ABTS•⁺ de 18 y 20 μg/mL; además, estos aceites presentaron altos contenidos de monoterpenos con reconocida actividad antioxidante. Se obtuvo un mayor contenido de aceites esenciales cuando se empleó la extracción mediante hidrodestilación asistida por microondas, en comparación con la hidrodestilación convencional.
Conclusiones: la hidrodestilación asistida por la radiación con microondas es un método rápido y eficiente al compararla con la hidrodestilación y se consideran los aceites esenciales de arrayán (Myrcianthes leucoxyla) como promisorios para el diseño de productos magistrales con actividad antioxidante.

Palabras clave: actividad antioxidante; aceite esencial; Myrcianthes leucoxyla.

---

ABSTRACT

Objectives: to evaluate the chemical composition of the in vitro antioxidant action of the essential oil from Myrcianthes leucoxyla species, obtained through hydrodistillation and microwave radiation assisted hydrodistillation as well as to compare both extraction methods.
Methods: the essential oil was extracted from the leaves of the plant by hidrodistilation and microwave radiatio assisted hydrodistillation. The chemical composition was determined by using gas chromatography/mass spectrometry (GC/EM). The anti-radical action techniques based on DPPH. and ABTS.+ methods served to determine the antioxidant action.
Results: the yields ranged 0.37 to 0.45 %, depending on the extraction method. The essential oil had α -pineno as its main component regardless of the extraction method. The results of the antioxidant action test showed that the essential oils from Myrcianthesleucoxyla extracted by both methods had CI50 of 78 and 89?g/mL using the DPPH technique whereas the values for the ABTSo+ were 18 and 20 ?g/mL, additionally, these oils show high contents of monoterpenes with well-known antioxidant activity. The content of essential oils was higher with the microwave radiation-assisted hydrodistillation than with the traditional hydrodistillation.
Conclusions: microwave radiation-assisted hydrodistillation is a rapid and efficient method when compared to the traditional one and the essential oils from Myrcianthesleucoxyla are considered as promising substances for the design of major products with antioxidant action.

Keywords: antioxidant action; essential oil; Myrcianthesleucoxyla.

---

 

INTRODUCCIÓN

Colombia es conocida como el segundo país más diverso del mundo, por poseer una extraordinaria riqueza biológica, fuente natural de moléculas bioactivas. En cuanto a la diversidad vegetal llega, aproximadamente a unas 45 000 especies detectadas. Razones sobran para maximizar el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales, validándolos científica y tecnológicamente. Gracias a su diversidad de ecosistemas y microclimas, lo cual hace que su vegetación sea muy variada, con la presencia de especies endémicas y con alta diversidad genética, entre las cuales se tienen algunas que poseen aceites esenciales (AE) con principios activos con potencial actividad biológica e industrial, que convierten a Colombia en una región muy interesante para la investigación y desarrollo de nuevos productos naturales.^1,2

Actualmente la tendencia de los consumidores se inclina a los alimentos libres de productos de síntesis química (pesticidas, insecticidas, fungicidas, fertilizantes, entre otros) y aditivos químicos (neutralizantes, preservantes, antioxidantes colorantes y saborizantes), por lo que resulta interesante estudiar la actividad antioxidante de los AE de plantas nativas, para recomendar su potencial uso como aditivos naturales en los alimentos,³ con miras a mantener una adecuada alimentación, influyente en el mantenimiento de defensas antioxidantes.^3,4

Los aceites esenciales son metabolitos secundarios, normalmente líquidos, que presentan alta volatilidad. En general, son los responsables del olor de las plantas y químicamente están formados principalmente por terpenos, monoterpenos y sesquiterpenos.^5,6 Están contenidos en glándulas o vesículas secretoras inmersas en los tejidos de las hojas, flores, corteza (pericarpio) y semillas de los frutos de muchas especies.⁷ Las plantas pueden producir aceite esencial para muchos y diversos fines; por un lado, protegen a la planta de plagas, enfermedades e inclusive de la invasión de otras plantas, para atraer insectos y aves (polinizantes). Estas cualidades de protección y atracción, se ven reflejadas en propiedades antisépticas, antiinflamatorias, antidepresivas, afrodisíacas y otras, presentes en mayor o menor grado en la totalidad de los aceites.^1-7

Existen numerosas plantas aromáticas nativas, una de ellas es el arrayán, que reporta virtudes terapéuticas en enfermedades de las vías respiratorias y digestiva.^8,9 El objetivo del presente trabajo de investigación es caracterizar y evaluar la actividad antioxidante in vitro del aceite esencial de arrayán (Myrcianthes leucoxyla), a través de dos métodos dos extracción, como lo son la hidrodestilación asistida por microondas (MWHD) y la hidrodestilación convencional (HD).

 

MÉTODOS

RECOLECCIÓN DEL MATERIAL VEGETAL

Con base en los registros de las colecciones del Herbario Regional Catatumbo-Sarare (HECASE) de la Universidad de Pamplona, las hojas de las plantas de arrayán (M. leucoxyla) fueron recolectados en una vereda del municipio de Pamplona, Norte de Santander (7°22′34″N 72°38′54″O). Por semana y durante el periodo comprendido de abril a mayo del 2015, se recolectaron 1 Kg de material, bajo la supervisión del Magíster en Sistemática Vegetal, Luis Roberto Sánchez Montaño, quien realizó la identificación taxonómica de la especie.

PROCESAMIENTO DEL MATERIAL VEGETAL

Las hojas colectadas fueron lavadas con agua y seleccionadas para garantizar buen estado; seguidamente se trocearon, pesaron y procesaron inmediatamente. La obtención del AE por HD, se realizó en un equipo de hidrodestilación del tipo Clevenger 500 g del material vegetal, se introdujeron en el balón de extracción, el cual contenía 500 mL de agua destilada. El tiempo de extracción fue de 3 horas.^1,10,11

En la obtención del AE por MWHD, se llevó a cabo en un equipo de destilación tipo Clevenger con un reservorio de destilación Dean Stark adaptado a un sistema de calentamiento por radiación de microondas, un horno microondas convencional marca (Samsumg, Estados Unidos), con una potencia del 70 %, dentro del cual se colocó un balón de extracción de 4 L con 500 mL de agua destilada y 500 g del material vegetal. El tiempo de extracción fue de 3 hora.^1,10,11

En ambos casos los aceites esenciales obtenidos se separaron por decantación e inmediatamente fueron almacenaron en viales ámbar a 4 ºC hasta la realización de los respectivos análisis. Los rendimientos en la extracción se evaluaron por triplicado a tiempos de 20, 30, 40, 50, 60, 90, 120 y 180 min, operando siempre bajo las mismas condiciones, según la ecuación 1 siguiente:

Donde, W_AE es el peso (g) obtenido del aceite esencial y W _MV corresponde al peso en gramos (g) del material vegetal fresco.

 

ANÁLISIS DEL AE POR CROMATOGRAFÍA DE GASES/ESPECTRÓMETRO DE MASA (CG/EM)

Se empleó un equipo CG/EM 7890A/5975C Agilent (Estados Unidos) en interfase con un detector selectivo de masas HP5973Network conectado en línea con un sistema HP-MS ChemStation y la base de datos NIST-2008. Las condiciones de operación fueron: columna capilar HP-5MS (5 % phenyl methyl silox, 30 mx250 μmx0,25 μm), temperatura inicial 45 °C, temperatura de la línea de transferencia de 280 °C y volumen de inyección 1,0 μL en modo split (20:1), con temperatura del inyector de 250 °C.^1,10-17 La detección de los compuestos se realizó por comparación del espectro de masas, en cada tiempo de retención, con los reportados en la base de datos NIST-2008.

MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LOS AE

Para determinar la actividad antioxidante de cada AE se emplearon dos metodologías: DPPH^. y ABTS^{. +}

Método del radical DPPH•: la actividad captadora de radicales libres DPPH• se determinó empleando el método descrito por Silva et al.¹⁸ (con algunas modificaciones 75 µL de muestra fueron adicionados a 150 µL de una solución metanólica de DPPH• (100 µg/mL) y se incubaron a temperatura ambiente durante 30 min, luego de los cuales se determinó espectrofotométricamente la desaparición del radical DPPH• a 550 nm en lector de microplacas Multiskan Ex (Thermoscientific). Se utilizó ácido ascórbico (25 µg/mL como control positivo de captación de los radicales DPPH•). ecuación 2

Donde A₀ y A_f son los valores de absorbancia del blanco (solución de DPPH en alcohol) y la muestra (solución de DPPH más antioxidante disueltos en alcohol), respectivamente.

MÉTODO DEL RADICAL ABTS•⁺

La actividad captadora del radical libre ABTS• se determinó empleando el método descrito por Re et al.¹⁹ con algunas modificaciones. El radical ABTS• se formó tras la reacción de 3,5 mM de ABTS con 1,25 mM de persulfato potásico (concentración final). Las muestras fueron incubadas entre 2-8 °C y en oscuridad durante 16-24 h. Una vez formado el radical ABTS se diluyó con etanol hasta obtener una absorbancia de 0,7±0,05 a 734 nm. A un volumen de 190 µL de la dilución del radical ABTS se le adicionaron 10 µL de la muestra de AE y se incubó a temperatura ambiente durante 5 minutos; luego de transcurrido este tiempo, se determinó espectrofotométricamente la desaparición del radical ABTS a 734 nm en el lector de microplacas Multiskan Ex (Thermoscientific). Se utilizó ácido ascórbico (4 µg/mL) como control positivo de captación de los radicales ABTS•.

Todos los ensayos se realizaron por triplicado siguiendo los protocolos establecidos anteriormente, los resultados se expresaron como el promedio ± el error estándar de la media (ESM) y se analizaron mediante prueba t de Student. Valores de P<0,05 fueron considerados significativos. Para los análisis estadísticos el paquete GraphPadPrism V 5.00 para Windows.

RESULTADOS

La cinética presentada en la figura muestra la eficacia de la hidrodestilación asistida por microondas sobre la hidrodestilación en la extracción del aceite esencial de las hojas de arrayán. Para el método de MWHD, el tiempo con un mayor rendimiento es 60 min, con un rendimiento porcentual para el AE de 0,45 %, mientras que en el caso de la HD se alcanza a los 180 minutos, con un rendimiento porcentual para el AE de 0,37 %.

Los AE de arrayán presentan una coloración translucida. La identificación de los componentes, los tiempos de retención y porcentajes de abundancia por CG/EM son reportados en la tabla 1. Los monoterpenos son los metabolitos volátiles con mayor abundancia en los AE. El compuesto mayoritario encontrado el α-pineno con un porcentaje de abundancia relativa de (55,90 %) y (59,00 %) para los métodos de HD y MWHD respectivamente.

Tiempo de retención (tr) y abundancia relativa (%) de los aceites esenciales, identificados por comparación con espectro de masas de referencia de la base de datos NIST-2008.
Filas sin ninguna letra en común presentaron diferencias estadísticas significativas a un nivel de confianza (P<0,05).

En la tabla 2 se encontraron diferencias estadísticas significativas para la determinación de la capacidad antioxidante mediante los métodos DPPH^• y ABTS ^•+ de los AE extraídos por HD y MWHD.

 

 

DISCUSIÓN

En la figura se aprecia que se encontraron diferencias estadísticas significativas para el rendimiento según el método de extracción empleado. Estos resultados indican que la técnica MWHD mostró ser el método más efectivo en la extracción del AE de M. leucoxyla. Esto es debido a la acción de las microondas sobre las paredes glandulares que contiene el aceite esencial, lo cual hace que el material vegetal se rompa más rápido y eficientemente. La hidrodestilación asistida por microondas utiliza tres formas de transferencia de calor dentro de la muestra la irradiación, la conducción y la convección. Como resultado, produce calor con mayor rapidez dentro y fuera de las glándulas. Con la HD esta transferencia de calor solo puede ocurrir por conducción y convección, lo que la hace menos efectiva.^11,14,20,21

Cabe resaltar que el método de HD requiere un período de tiempo de tres horas para realizar el proceso de extracción completa del AE. Sin embargo, MWHD requiere sólo una hora. Por lo tanto, por este último método existe un ahorro significativo en el tiempo de extracción, asimismo las microondas involucran un flujo de calor más eficiente, que el obtenido por los métodos clásicos de calentamiento conductivo, estas pueden calentar toda la muestra casi simultáneamente y a un ritmo muy alto, generando un menor consumo de energía.^1,11

Los resultados de los análisis de CG/EM indican que en ambas metodologías se obtienen componentes que aparecen a un mismo tiempo de retención y con un porcentaje de abundancia relativa similar. Se resalta que este compuesto está presente en el perfil cromatográfico mostrados en la tabla 1, siendo el componente mayoritario igualmente. Carhuapoma y otros encontraron como componente mayoritario del aceite esencial de arrayán al α-pineno (57,3 %).⁸

Los resultados de la actividad captadora de radicales DPPH• y ABTS•+ del AE de M. leucoxyla obtenido por los dos métodos de extracción variaron entre 89,0 y 78,0 μg/mL para el DPPH•, y de 20 a 18 μg/mL para el ABTS•+ (tabla 2). De los dos AE que se estudiaron el que mostró actividad significativa, fue el AE de M. leucoxyla obtenido por MWHD. Es posible inferir que cada técnica de extracción por sus condiciones de reacción y solubilidad propicie la existencia de diversos compuestos con potencial antioxidante en la mezcla. Se demuestra la actividad antioxidante del aceite esencial de M. leucoxyla mediante los dos modelos descritos, además se puede asociar dicha actividad al efecto sinérgico de algunos componentes. El pineno es una molécula importante en la semisíntesis de vitaminas A y E, de elevada capacidad antioxidante.⁸

El rendimiento del aceite esencial de Myrcianthes leucoxyla (Arrayan) es dependiente del método de extracción utilizado para su obtención. Se obtuvo un mayor contenido de AE cuando se empleó la extracción mediante MWHD, en comparación con la hidrodestilación HD. Demostrando que la MWHD es un método rápido y eficiente en comparación con HD, igualmente el AE es considerado como un activo antioxidante para diseñar productos magistrales.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a las Universidades de Pamplona y Cartagena e igualmente al SENA, por facilitar espacio, recursos y tiempo de los investigadores.

CONFLICTO DE INTERESES

No declarado por los autores

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Torrenegra M, Granados C, Osorio M, León G. Method comparison of hydrodistillation microwave radiation-assisted (MWHD) front hydrodistillation (HD) in the extraction of essential oil of Minthostachys mollis. Inf. Tecnol. 2015;26(1):117-122.

2. Matiz G, Osorio MR, Camacho F, Atencia M, Herazo J. Diseño y evaluación in vivo de fórmulas para acné basadas en aceites esenciales de naranja (Citrus sinensis), albahaca (Ocimum basilicum L) y ácido acético. Revista del Instituto Nacional de Salud. 2012;32(1).

3. Granados C., Yáñez Y, Santafé G. Evaluación de la actividad antioxidante del aceite esencial foliar de Calycolpus moritzianus y Minthostachys mollis de Norte de Santander. Revista de la Facultad de Ciencias Básicas. 2012;10(1):12-23.

4. Shankar R & Mohan S. A status review on the medicinal properties of essential oils. Industrial Crops & Products. 2014;62:250-264.

5. Stashenko E, Ruíz CA, Arias G, Durán DC, Salgar W, Cala M, Martínez MR. Lippia origanoides chemotype differentiation based on essential oil GC-MS analysis and PCA. J. Sep. Sci. 2010;33:93-103.

6. Matiz G, Fuentes K, León G. Microencapsulación de aceite esencial de tomillo (Thymus vulgaris) en matrices poliméricas de almidón de ñame (Dioscorea rotundata) modificado. Rev. Colomb. Cienc. Quím. Farm. 2015;44(2):189-207.

7. Martínez J, Sulbarán de Ferrer B, Ojeda de Rodríguez G, Ferrer A, Nava R. Actividad antibacteriana del aceite esencial de mandarina. Revista de la Facultad de Agronomía. 2003;20(4):502-512.

8. Carhuapoma M., Bonilla P., Suarez S., Vila R., López S. Estudio de la composición química y actividad antioxidante del aceite esencial de Luma chequen (Molina) A. Gray "arrayan". Ciencias e investigación. 2005.8(2):73-79.

9. Granados C, Yáñez Y, Acevedo D. Evaluación de la Actividad Antioxidante del Aceite Esencial Foliar de Myrcianthes leucoxyla de Norte de Santander (Colombia). Información Tecnológica. 2014;25(3):11-16.

10. Ferhat AM, Meklati YB, Smadja J, Chemat F. An improved microwave Clevenger apparatus fos destillation of essential oils from orange peel. Journal of Chromatography A. 2006;1112:121-126.

11. Golmakani MT, Rezaei K. Comparison of microwave-assisted hydrodistillation with the traditional hydrodistillation method in the extraction of essential oils fron Thymus vulgaris L. Food Chemistry. 2008;109:925-930.

12. Torrenegra M, Granados C, Osorio M, León G. Method comparison of hydrodistillation microwave radiation-assisted (MWHD) front hydrodistillation (HD) in the extraction of essential oil of Minthostachys mollis. Inf. Tecnol. 2015;26(1):117-122.

13. Torrenegra M, Matiz G, León G, Gil J. Actividad antibacteriana in vitro de aceites esenciales frente a microorganismos implicados en el acné. Revista cubana de Farmacia. 2015;49(3).

14. León G, Osorio MR, Martínez SR. Comparación de dos métodos de extracción del aceite esencial de Citrus Sinensis L. Revista cubana de Farmacia. 2015;49(4).

15. Baharum SN, Bunawan H, Ghani MaA, Mustapha WAW, Noor NM. Analysis of the chemical composition of the essential oil of Polygonum minus Huds. using two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry (GC-TOF MS). Molecules. 2010;15(10):7006-15.

16. Tomy GT, Stern GA, Muir DC, Fisk AT, Cymbalisty CD, Westmore JB. Quantifying C10-C13 polychloroalkanes in environmental samples by high-resolution gas chromatography/electron capture negative ion high-resolution mass spectrometry. Anal Chem. 1997;69(14):2762-71.

17. Matiz G, Osorio M, León G. Actividad antibacteriana i n vitro de diecinueve aceites esenciales frente a bacterias asociadas al acné, Revista Cubana de Farmacia. 2015;49 (1).

18. Silva B, Andrade P, Valentao P, Ferreres F, Seabra R., Ferreira M. Quince (Cydonia oblonga Miller) Fruit (Pulp, Peel, and Seed) and Jam: Antioxidant Activity. J. Agric. Food Chem. 2004;52:4705-4712.

19. Re R, Pellegrini A, Proteggente A, Pannala A, et al. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Rad. Biol. Med. 1999;26:1231-1237.

20. Chemat F., Lucchesi ME, Smadja J, Favretto L, Colnaghi G, Visinoni F. Microwave accelerated steam distillation of essential oil from lavender: A rapid, clean and environmentally friendly approach. Analytica Chimica Acta. 2006;555(1):157-160.

21. Rincón CA, Castaño JC, Ríos E. Actividad biológica de los aceites esenciales de Acmella ciliata (Kunth) Cass. Revista Cubana de Plantas Medicinales. 2012;17(2):160-171.