Contenido de betalainas y actividad antioxidante en brácteas de Bougainvillea glabra Choisy

Marco Vinicio Robles Aguilar; Carmita Gladys Jaramillo Jaramillo; Luisa Lucina Rojas de Astudillo

Contenido de betalainas y actividad antioxidante en brácteas de Bougainvillea glabra Choisy

PRODUCTOS NATURALES

Contenido de betalainas y actividad antioxidante en brácteas de Bougainvillea glabra Choisy

Betalains content and antioxidant activity in bracts of Bougainvilleaglabra Choisy

Marco Vinicio Robles Aguilar,^I Carmita Gladys Jaramillo Jaramillo,^I Luisa Lucina Rojas de Astudillo^II

^I Unidad Académica de Ciencias Químicas y de la Salud. Universidad Técnica de Machala, Ecuador.
^II Departamento de Química. Universidad de Oriente. Cumaná, Venezuela.

RESUMEN

Introducción: Las betalainas son pigmentos hidrosolubles que dan vistosos colores a las brácteas de las plantas del género Bougainvillea, tienen como estructura principal el ácido betalámico, el cual en su condensación con a una amina o aminoácido produce las betaxantinas, y condensado con ciclo-dihidroxifenilalanina genera las betacianinas.
Objetivo: Determinar el contenido de betalainas y evaluar la actividad antioxidante en las brácteas de Bougainvillea glabra Choisy.
Métodos: Las brácteas de varios colores de Bougainvillea glabra Choisy fueron recolectadas y tras secado durante 48 h a 40 °C, fueron pulverizadas, y mediante lecturas espectrofotométricas de los extractos acuosos, a 538 nm y 472 nm, se cuantificaron las betacianinas y betaxantinas, respectivamente. La actividad antioxidante fue evaluada por captación del radical libre DPPH•, estimada por medio de la concentración media inhibitoria.
Resultados: Las brácteas de color naranja y amarilla fueron las que presentan el mayor y menor contenido de betalainas (16,57 mg g^-1 y 2,71 mg g^-1), respectivamente. El alto valor de betalainas de las primeras le confiere tener buena actividad antioxidante, con una concentración media inhibitoria de 67,4 ± 2,3 µg mL^-1.
Conclusiones: El contenido de betalainas y la actividad antioxidante variaron significativamente (p= 0,02) entre las brácteas de B. glabra. También la capacidad antioxidante dependió significativamente (p < 0,05) de la concentración de betalainas equivalentes a betaxantinas.

Palabras Clave: betalainas; Bougainvillea; brácteas; actividad antioxidante; DPPH•.

ABSTRACT

Introduction: Betalains are water-soluble pigments that give bright colors to bracts of Bougainvillea genus´ plants. Their main chemical structure is the betalamic acid, which in its condensation process with an amine or amino acid produces betaxanthins, and condensed with cycle-dihydroxyphenylalanine it produces betacyanins.
Objective: To determine the content of betalains and evaluate the antioxidant activity in different floral bracts of Bougainvilleaglabra Choisy.
Methods: Various colors Bracts of Bougainvilleaglabra Choisy were collected, dried during 48 hours at a temperature of 40 °C, and pulverized. Then by spectrophotometric readings of aqueous extracts, at 538 nm and 472 nm, the betacyanins and betaxanthins were respectively quantified. The antioxidant activity was evaluated by uptake of free radical DPPH•, and estimated by the IC50.
Results: Orange and yellow colors´ bracts had the highest and lowest betalains content respectively (16.57 mg g^-1 and 2.71 mg g^-1,). The high value of betalains in the first gives it a good antioxidant activity, with an IC50 of 67.4 ± 2.3 mg mL^-1.
Conclusions: The content of betalains and antioxidant activity significantly varied (p=0.02) among bracts of B. glabra. Also antioxidant capacity significantly depended on betalains concentrations (p <0.05) equivalent to betaxanthins.

Keywords: betalains; Bougainvillea; bracts; antioxidant activity; DPPH•.

INTRODUCCIÓN

Las betalainas son pigmentos vacuolares, nitrogenados e hidrosolubles que se derivan de la tirosina.¹Se encuentran en la mayoría de las especies vegetales de las familias del orden Cariofilales.² Las familias en este orden presentan sinamorfismos que no ocurren en ningún otro orden de las angiospermas. Uno de estos sinamorfismos es la presencia de betalainas.³El género Bougainvillea es parte de la familia Nictagináceas del orden Cariofilales, las plantas de este género están caracterizadas por ser arbustos pequeños de hojas perennes, trepadoras o rastreras, glabras o pubescentes, con o sin espinas rígidas, brácteas de varios colores,⁴ y se han identificado 14 especies, de las cuales B. spectabilis, B. glabra y B. peruviana son cultivadas con fines ornamentales.⁵

Existen dos tipos de betalainas: las betacianinas, de color rojo−violeta, y las betaxantinas que son de color amarillo−naranja.^6,7 Las betalainas tienen como estructura principal el ácido betalámico y su condensación espontánea con aminas o aminoácidos forma las betaxantinas, mientras la biosíntesis de las betacianinas involucra la condensación, probablemente espontánea, del ácido betalámico con ciclo-dihidroxifenilalanina (ciclo-dopa).⁸

Estos pigmentos presentan diversas funciones en las especies vegetales donde se encuentran, entre ellas la fotosíntesis y la protección de la maquinaria fotosintética,
la atracción de los polinizadores y como dispersores de semillas, además de dar protección contra el estrés biótico y abiótico.⁹^,10

Coexiste también mucho interés en estos pigmentos por su valor estético, en cultivos ornamentales y por el incremento de la demanda en el uso de colorantes naturales no tóxicos en los alimentos, debido a la conciencia del consumidor de sus beneficios para su salud.¹¹ En las últimas décadas, se han obtenido resultados que indican que posee propiedades antiviral, antimicrobianas y anticancerígena,⁶ incluso, inhibición de la proliferación de células tumorales humanas¹² y en la quimioprevención contra el cáncer de pulmón y piel.¹³

En cuanto a sus propiedades antioxidantes, se han realizado diversas investigaciones que demuestran cómo las betalainas actúan eficazmente inhibiendo la acción de los radicales libres que contribuyen a la aparición de varias enfermedades degenerativas.^11,114,15

La importancia de investigar el contenido de las betalainas como antioxidantes radica en que son estables en un amplio rango de pH de 3 a 7, lo cual resulta particularmente adecuado para su aplicación en una amplia gama de productos alimenticos de baja acidez y neutros, en comparación con las antocianinas que son también pigmentos antioxidantes pero menos estables.^11,16 Se hace necesario entonces, evaluar otras fuentes de betalainas diferentes a las provenientes de la raíz de Beta vulgaris; por ello, en esta investigación se planteó el objetivo de determinar el contenido de betalainas y evaluar la actividad antioxidante de varios colores de brácteas de Bougainvillea glabra Choisy.

MÉTODOS

MATERIAL VEGETAL

Se colectaron manualmente brácteas de varios colores de Bougainvillea glabra Choisy (Fig.), en las siguientes direcciones: en Huaquillas 3°30'25,8"S 80°11'59,8"O, los colores púrpura 1 y rosada 1; y en la Unidad Académica de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Machala 3°17'19,9"S 79°54'39,4"O (púrpura 2; rosada 2; naranja; amarilla; magenta 1 y magenta 2) en marzo de 2015. La identificación botánica fue realizada en el herbario Guay, de la Universidad de Guayaquil.

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS

Las brácteas fueron secadas durante 48 horas a 40 °C en una estufa universal (Memmert "Basic" UN30), se molieron en un procesador de alimentos (Black & Decker MiniPro Plus) y para el tamizado se usó una malla Erweka No. 18 (< 1 mm).

CUANTIFICACIÓN DE BETALAINAS

Se cuantificaron usando el método de Castellanos-Santiago y otros¹⁷ con ligeras modificaciones. En una balanza analítica (Ohaus Pa214c) se pesaron 100 mg del material vegetal y se colocó en un matraz Erlenmeyer, al que se añadieron 40 mL de agua desionizada, con agitación en un vórtex (Gemmy VM-300) durante 20 minutos, después en una centrifuga Hettich, modelo Rotofix 32) la solución fue centrifugada a 2 879×g durante 5 minutos y a continuación el sobrenadante usado para la cuantificación fue filtrado a través de un filtro de nylon de 0,45 µm. Para las lecturas de las absorbancias se usó un Espectrofotómetro UV (modelo mini-1240, marca Shimadzu). Las mediciones se realizaron por triplicado y las concentraciones de betacianinas (BC) y betaxantinas (BX) se calcularon de acuerdo a la fórmula expresada en la ecuación 1:

Donde:

A: absorbancia medida a 538 nm para las betacianinas o a 472 nm para las betaxantinas.

DF: factor de dilución.

V: volumen de la solución (40 mL).

Wd: masa del material vegetal (0,1 g).

L: longitud de la celda (1 cm).

Para cuantificar betacianinas se usaron los valores de masa molar (M) y coeficiente de extinción molar (ε) de betanina [M= 550 g mol^-1; ε= 60 000 L (mol cm)^-1] y para cuantificar betaxantinas, los valores de masa molar y coeficiente de extinción molar de dopaxantina (Dopa-bx), [M= 390 g mol^-1; ε= 48000 L (mol cm)^-1].

ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE (CAPTACIÓN DEL RADICAL LIBRE DPPH)

La actividad antioxidante se evaluó usando el radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH•), método de Brand-Williams y otros¹⁸ con modificaciones. A 0,1 mL de los extractos acuosos, preparados a diferentes concentraciones, se les agregó 2,9 mL de una solución etanólica de DPPH• (20 µg mL^-1), se mezclaron bien y luego se protegieron de la luz con papel aluminio, se dejaron en reposo por 5 minutos a 20 °C, para luego leer las absorbancias a 517 nm. Se preparó una solución de referencia compuesto por 0,1 mL de etanol y 2,9 mL de DPPH• (20 µg mL^-1). Se comparó la capacidad de neutralizar radicales libres con ácido ascórbico. Todos los análisis se hicieron por triplicado. El porcentaje de DPPH• reducido se calculó usando la fórmula expresada en la ecuación 2:

Donde:

Ac: absorbancia del control.

Am: absorbancia de la muestra.

Con los porcentajes de inhibición de DPPH• deducidos y la concentración de cada solución ensayada, se obtuvo por regresión lineal una ecuación que permitió calcular la concentración media inhibitoria (IC50).

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Para determinar si existen diferencias significativas entre las concentraciones de betalainas en las brácteas de B. glabra, se utilizó la prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis y para establecer las posibles relaciones entre las betalainas y la actividad antioxidante (IC50) se realizó un análisis de regresión simple. Para todas las pruebas se consideró p< 0,05 como estadísticamente significativa. Para el análisis estadístico se usó Statgraphics 5.1.

RESULTADOS

CUANTIFICACIÓN DE BETALAINAS

En la tabla 1 se presentan el contenido de betalainas en brácteas de varios colores de Bougainvillea glabra Choisy. Las brácteas color naranja fueron las que presentaron el mayor contenido de betalainas, mientras que las de color amarillo presentaron el menor contenido de estas. De todos las brácteas, el color magenta 1 posee el valor más alto de betacianinas por gramo de materia seca (7,67 mg g^-1), mientras que las betaxantinas se encuentran en mayores cantidades en las brácteas naranja (12,26 mg g^-1). También se observó que los valores más bajos de betacianinas y betaxantinas correspondieron a las brácteas amarilla y púrpura 1, respectivamente.

ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

En la tabla 2 se muestra el IC50 de cada una de las brácteas de Bougainvillea glabra Choisy. El extracto de las brácteas color naranja fue la que presentó mejor actividad antioxidante y la que tuvo gran cantidad de betalainas. La IC50 del ácido ascórbico fue de 9,8 ± 1,2 µg mL^-1.

El análisis estadístico mostró que el contenido de betalainas y la capacidad antioxidante dependen significativamente (p= 0,02) del color de las brácteas. Adicionalmente, la actividad antioxidante y betaxantinas (BX) mostraron moderada asociación inversa (p< 0,05) [r= 0,51; IC50= 253 - 17,2*BX].

DISCUSIÓN

En relación con el contenido de betalainas, los resultados en esta investigación mostraron que en las brácteas de B. glabra de colores amarillo y púrpura 1, concuerdan con los reportados por Kugler y otros.¹⁹ Además, las brácteas de B. glabra color magenta 1 serían una fuente alternativa de betacianinas y las de color naranja de betaxantinas, por ser las brácteas de mayor producción de esas betalainas.

Es importante resaltar que la producción de betalainas en B. glabra son comparables con la de la raíz de Beta vulgaris;²⁰sin embargo, las brácteas de colores naranja y magenta 1 poseen valores más altos de betaxantinas. La raíz de Beta vulgaris ha sido la fuente principal de producción comercial de betalainas.¹¹ Además, en general, el contenido de betaxantinas de B. glabra es mayor que las obtenidas en otras especies vegetales (tales como Opuntia ﬁcus-indica, Stenocereus griseus y Gomphrena globosa), las cuales también producen este tipo de pigmentos.^17,19,21 Estos valores de alto contenido de betalainas en las brácteas de B. glabra puede tener ventajas de usos, más convenientes como pigmentos naturales, en comparación con la raíz de B. vulgaris, dado que esta última tiene limitaciones para su uso prolongado,²⁰ por la presencia de geosminas (que le confieren sabor térreo y varias pirazinas); además, contiene altos niveles de nitrato que pueden formar nitrosaminas cancerígenas, de manera adicional, al ser una raíz, ya que puede arrastrar microbios del suelo.¹¹ Las brácteas de B. glabra pueden ser explotadas para la extracción de betalainas como pigmentos naturales no tóxicos, es así que se han realizado estudios de toxicidad sobre Artemia salina, los cuales arrojaron resultados ausentes de toxicidad.^22-24

En cuanto a la actividad antioxidante, las brácteas color naranja, presentaron el más bajo IC50 (67,3 µg mL^-1), seguida de rosada 2 (75,8 µg mL^-1). Cuanto menor sea el valor de IC50 mayor será la capacidad antioxidante.²² De todas las brácteas, se encontró que la actividad antioxidante de las brácteas florales de color rosada 2 fue parecido a las de color naranja, pero el contenido de betalainas fue diferente. Esta variación en la actividad antioxidante puede ser debida a otros metabolitos, además de las variadas estructuras que puedan poseer las betalainas entre híbridos de B glabra, aparte de los efectos de parámetros de farmacoergasia, entre ellos, el tiempo de recolección y la edad de la planta. Se han realizado varias investigaciones de actividad antioxidante en brácteas de varios colores de la especie Bougainvillea, las cuales se cotejan sin muchas diferencias con respecto a este estudio; por ejemplo, las brácteas de tonalidades rosa−rojo también exhibieron la mayor capacidad antiradical;²⁵ sin embargo, las de colores naranja y magenta presentaron los valores de IC50 más bajos que en otras investigaciones.¹⁵ Al comparar los resultados de la capacidad antioxidante con B. vulgaris, las brácteas color rosada 1, rosada 2, amarilla y naranja se destacan por sus valores IC50 cercanos a 103,1 µg mL^-1 de B. vulgaris.²⁶

En función del análisis estadístico, el contenido de betacianinas, betaxantinas y la actividad antioxidante en B. glabra dependieron significativamente del color de las brácteas; aunque, existe mejor capacidad antioxidante en las betaxantinas. En general, todas las betalainas contienen aminas aromáticas, las cuales estabilizan los radicales libres; aunque es posible que un incremento de grupos hidroxilos y aminas en las betaxantinas de B. glabra mejoren su actividad antioxidante, en las betacianinas lo posibilitan los grupos acilos.²⁷ Delgado y otros²⁸sugieren el uso de las betaxantinas como ingrediente nutracéutico, ya que aportan aminoácidos a la dieta diaria.

Los resultados mostraron que las brácteas de B. glabra son una fuente promisoria de betalainas dependientes del color, en particular las de colores rojo−violeta de betacianinas, similar a la raíz de B. vulgaris, las cuales pueden ser una importante alternativa como pigmentos naturales.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Proyecto Prometeo de la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia y Tecnología de la República de Ecuador (SENESCYT), y a la Universidad Técnica de Machala, por el aporte al desarrollo de esta investigación.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no presentan conflicto de intereses.

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Recibido: 25 de enero de 2018.
Aprobado: 15 de marzo de 2018.

Carmita Gladys Jaramillo Jaramillo. Universidad Técnica de Machala. Av. Panamericana Km 5 ½. Machala. Provincia El Oro, Ecuador.

Correo electrónico: cjaramillo@utmachala.edu.ec

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