Polyphenols and Antioxidant Activity of the Freeze-Dried Palm Naidi (Colombian Açai) (Euterpe oleracea Mart)
Benjamín Alberto Rojano1; Isabel Cristina Zapata Vahos2; Andrés Felipe Alzate Arbeláez3; Ana Juleza Mosquera Martínez4; Farid Bernardo Cortés Correa5 y Laura Gamboa Carvajal6
1 Profesor Asociado. Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Facultad de Ciencias - Escuela de Química. A.A. 3840, Medellín, Colombia. <brojano@unal.edu.co>
2 Ingeniera Química. Estudiante de Doctorado Biotecnología - Universidad de Antioquia -Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. A.A. 1226, Medellín, Colombia. <icristinazv@hotmail.com>
3 Tecnólogo Químico. Estudiante de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia - Facultad de Química Farmacéutica. A.A. 1226, Medellín, Colombia. <afalzatea@unal.edu.co>
4 Ingeniera Química. Estudiante de Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Facultad de Ciencias Agropecuarias. A.A. 1779, Medellín, Colombia. <ajmosque@gmail.com>
5 Profesor Asistente. Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Facultad de Minas - Escuela de Química y Petróleos. A.A. 3840, Medellín, Colombia. <fbcortes@gmail.com> ]]>
6 Químico. Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Facultad de Ciencias - Escuela de Química. A.A. 3840, Medellín, Colombia. <lgamboac@yahoo.es>
Recibido: Junio 07 de 2011; aceptado: Agosto 11 de 2011.
Resumen. Euterpe oleracea es una palmera indígena autóctona de América del Sur. El fruto conocido como açaí en Brasil y palma naidi en Colombia, es de gran valor económico para los pueblos nativos. Para los análisis se usó una pulpa liofilizada, proveniente del Pacifico colombiano. Entre los muchos hallazgos, se presenta un alto porcentaje de minerales (6,94%), específicamente sodio, hierro y potasio. La palma naidi es rica en compuestos polifenólicos, tipo antocianinas (268,5 mg Cianidin-3-Glucosido/ 100 g de liofilizado) donde el 95% de las antocianinas corresponden al Cianidin-3-Glucosido (255,1 mg/ 100 g de liofilizado) y de otros compuestos fenólicos como los ácidos fenólicos: ferúlico (10,27 mg/100 g de liofilizado), caféico (7,06 mg/100 g de liofilizado), p-coumárico (2,81 mg/100 g de liofilizado) y menor cantidad clorogénico 0,30 mg/100 g de liofilizado). Los polifenoles contribuyen a la capacidad antioxidante del naidi; medida por las técnicas ABTS, DPPH y FRAP y específicamente un valor ORAC (Hidrofílico (Oxygen Radical Absorbance Capacity) de 98142,0 Micromol Tx/100 g de liofilizado; además un valor ORAC Lipofílico de 3194,1 Micromol Tx/ 100 g de liofilizado. Un valor ORAC total igual a 101336,1 Micromol Tx/ 100 g de liofilizado.
Palabras clave: Radicales libres, recursos fitogenéticos, alimentos funcionales, alimentos nutracéuticos, valor ORAC.
Abstract. Euterpe oleracea Mart is a native palm tree native of South America. The fruit known as açaí in Brazil and naidi palm in Colombia and is of great economic value to the native peoples. For the analysis was used freeze-dried pulp, from the Colombian Pacific. This fruit has a high percentage of minerals (6.94%), specifically sodium, potassium and iron. Naidi palm is rich in polyphenolic compounds, especially anthocyanins (268.5 mg cyanidin-3-glucoside per 100 g of freeze dried) and phenolic acid as ferulic (10.27 mg/100 g of freeze dried) , caffeic (7.06 mg/100 g of freeze dried), p-Coumaric (2.81 mg/100 g of freeze dried) and fewer chlorogenic (0.30 mg/100 g of freeze dried); which provides high antioxidant activity by the techniques ABTS, DPPH and FRAP and specifically H-ORAC value (Hydrophilic Oxygen Radical Absorbance Capacity) of 98142.0 Micromol Tx /100 g of freeze dried and L-ORAC value (Lipophilic Oxygen Radical Absorbance Capacity) was 3194.1 Micromol Tx /100 g of freeze dried. Total ORAC 101336.1 Micromol Tx /100 g of freeze dried.
Key words: Free radicals, phytogenetic resources, functional foods, nutraceutical foods, ORAC´s value.
El açaí (Euterpe oleracea Mart.) es conocido en Colombia como palma naidí y es de tronco individual nativa de Suramérica; se encuentra tanto en bosques a nivel del mar como en zonas permanentemente inundadas de altitudes de 1.200 msnm. El fruto de açai presenta forma globosa, coloración marrón y un diámetro de 1,1 cm aproximadamente; es consumido en una variedad de bebidas y es empleado como ingrediente en la preparación de alimentos por las poblaciones nativas del Amazonas en países como Brasil, Venezuela, Ecuador, Surinam y Colombia (Dos Santos et al., 2008). El fruto de açaí es un producto cuyo mercado mundial está en pleno crecimiento comercializándose en los mercados de Estados Unidos, Europa, Japón y Brasil como mayor productor y exportador (Pacheco et al., 2007).
En Colombia, la mayor producción se encuentra en la región del Pacífico en los departamentos de Nariño, Cauca, Valle del Cauca y Chocó. Sin embargo, la agroindustria del açaí es incipiente y el fruto se transforma artesanalmente en jugos, mermeladas y algunos vinos. La mayor explotación se realiza con la comercialización del palmito con algunos indicadores menores en los mercados internacionales. Recientemente, se ha prestado mucha atención a la capacidad antioxidante del açaí y su posible papel como ''alimento funcional''; siendo muy apreciado por su alto contenido de pigmentos tipo antocianina, especialmente el cianidin 3-glucósido, que se acumulan en los frutos y le imparten una gama de colores que van desde el rojo hasta el púrpura (Hogan et al., 2010; Coisson et al., 2005; Siró et al., 2008; Rufino et al., 2011). El alto contenido de compuestos polifenólicos ubican el açaí como una de las cinco frutas con mayor potencial antioxidante; por lo cual se le imparten diversas propiedades antiinflamatorias y farmacológicas asociadas a enfermedades producidas por especies reactivas de oxigeno (ERO´s) inductoras de leucemia, y cáncer de colon, entre otras (Kang et al., 2011; Del Pozo et al., 2006; Pacheco et al., 2008).
]]> Las propiedades nutracéuticas de la palma naidi o açaí colombiano, obtenidas mediante el estudio de la composición de polifenoles, la actividad antioxidante y el contenido de minerales, comparado con reportes de açaí brasileros y venezolanos, permitirá establecer el verdadero potencial agroindustrial de este recurso natural, como una alternativa económica de las zonas de cultivo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Muestra liofilizada. En un liofilizador Labconco® con 400 Pa y una temperatura de trabajo de -80 °C se obtuvieron aproximadamente 1,0 kg de liofilizado a partir de 10,0 kg de pulpa de la fruta de palma naidi, provenientes del municipio de Guapi (Cauca, Colombia) de las cosechas de marzo de 2010. Al material liofilizado se le realizaron análisis de humedad: gravimetría a 103 °C, basado en ISO 6496, cenizas: según método AOAC 942.05 y minerales: según espectrofotometría de absorción atómica, basado en la norma técnica colombiana NTC 5151 (ICONTEC, 2003). Los minerales determinados fueron: Fe, Cu, Na, P, Mg, Mn, Zn y Ca.
Capacidad antioxidante y componentes activos
Reactivos para ensayos antioxidantes y High Purity Liquid Chromatoghaphy (HPLC). El radical libre DPPH (1,1-difenil-;2-picrilhidrazilo), fosfato ácido de sodio, MeOH, 2,2-Azinobis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico) (ABTS), ácido acético, tricloruro de hierro, 2,2'-Azinobis (2-amidinopropano) diclorhidrato (AAPH), ácido clorogénico, caféico, ferúlico, p-coumárico metil β-ciclodextrina y fluoresceína fueron comprados a Aldrich Chem. Co (Millwakee, WI); persulfato de potasio, reactivo de Folin-Ciocalteu, ácido gálico, ácido ascórbico fueron obtenidos de Merck® (Alemania). El agua usada en los experimentos fue grado HPLC. Todos los experimentos espectrofotométricos se realizaron en un lector de placas Multiskan Spectrum UV-Vis Thermo Scientific®, Finlandia. La disminución en la intensidad de la fluorescencia medida en el ensayo ORAC fue realizada en un espectrofluorimetro Perkin Elmer® LS-55, Beaconstield, UK. Los estudios cromatográficos por HPLC se llevaron a cabo en un cromatógrafo líquido Shimadzu®, de la serie Prominence UFLC.
Preparación de extractos. 0,2000 g de açaí liofilizado fueron extraídos con 20 mL de agua acidificada al 1% con acido acético y homogenizados con un Ultra-Turrax Brand: IKA-WERK®, luego la muestra fue mezclada en un agitador por 16 h y centrifugada a 3.000 rpm y 25 ºC por 20 min. Posteriormente se extrajo con n-hexano y la porción acuosa fue usada para la mayoría de los ensayos antioxidantes. El extracto hexánico se disolvió en una mezcla 1:1 de acetona:agua con 7% de metil β-ciclodextrina, a esta solución se le realizó ORAC lipofilico (Rautenbach y Venter, 2010). Los extractos se almacenaron a -20 °C durante el periodo de estudio.
Determinación de fenoles totales. Se realizó por el método colorimétrico de Folin-Ciocalteu (Singleton y Rossi, 1965). Se construyó una curva patrón usando como estándar ácido gálico. Se diluyó el extracto a una concentración en la cual el contenido de fenoles se encontrara dentro del intervalo de la curva patrón. Los resultados se expresan como mg de ácido gálico / 100 g de liofilizado. Las lecturas de las absorbancias se realizaron a 760 nm.
Determinación de antocianinas totales. Se hizo mediante el método diferencial de pH. Las absorbancias fueron medidas a 530 nm y 700 nm en buffers de pH 1,0 y 4,5; usando la expresión A = [(A530 - A700) pH 1,0 - (A530 - A700) pH 4,5], y el Cianidin-3-glucósido con un coeficiente de extinción molar de 26900, como referencia. Los resultados son expresados como mg equivalentes de Cianidin-3-glucósido por 100 g de liofilizado (Gaviria et al., 2009).
Análisis de antocianinas por HPLC-DAD. Se efectuó mediante la inyección directa de la muestra, previamente filtrada a través de 0,45 micras de nylon de tamaño de poro del filtro, en un HPLC-DAD utilizando un cromatógrafo de líquidos Shimadzu® LC-20AD/T HPLC equipado con un detector de SPD 6AUV (Kyoto, Japón), dotado de un autoinyector y un detector de matriz de fotodiodos (PDA) y se usó una columna C18 (5 micras) 250 x 4,6 mm (Restek®, Bellefonte, USA.) como fase estacionaria. Los disolventes utilizados fueron de grado HPLC acetonitrilo / ácido fórmico / agua (3:10:87) como solvente A y acetonitrilo / ácido fórmico / agua (50:10:40) como disolvente B. El perfil de elución fue el siguiente: mínimo 0, un 94% A, 6% B, 10 min, 80% A, 20% B, 20 min, 60% A, 40% B, 30 min, 50% A, 50% B, 35 min, 94% A, 6% B. Las antocianinas fueron identificadas y cuantificadas por los tiempos de retención cromatográficos, los espectros UV- Vis y las curvas de calibración de estándares (Garzón et al., 2010; Schauss et al., 2006).
]]> Componentes fenólicos por HPLC. Determinación de ácido clorogénico, caféico, ferúlico y p-coumárico. El extracto acuoso se filtró (tamaño de poro 0,45 μm) y se hicieron diluciones en agua bidestilada. Las condiciones cromatográficas fueron: fase móvil acetonitrilo/agua acidificada (ácido fosfórico pH = 2,5), (400:600 v/v). Los compuestos fenólicos fueron eluidos a las siguientes condiciones: flujo de 1 mL/min, 25 °C y condiciones isocráticas. El espectro UV-visible fue recorrido de 200 a 600 nm para todos los picos; la identificación y cuantificación de los compuestos se hizo con curvas de calibración para cada uno de los ácidos fenólicos (Kelebek et al., 2009).Evaluación de la capacidad antioxidante por el método del DPPH. Se empleó el método de Brand et al., 1995, con algunas modificaciones (Rojano et al., 2008a). Se evaluó la capacidad de las muestras para atrapar el radical DPPH, por medio de la disminución en la absorbancia leída, luego de 30 min de reacción a una longitud de onda de 517 nm. Para cada muestra estudiada se calculó el porcentaje de inhibición del radical y los resultados se expresan como valores TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) mediante la construcción de una curva patrón usando como antioxidante Trolox®.
Evaluación de la capacidad antioxidante por el método del radical catiónico ABTS+.. El radical se generó por una reacción de oxidación del ABTS con persulfato de potasio. Se evaluó la capacidad de las muestras para atrapar el radical ABTS, por medio de la disminución en la absorbancia leída, luego de 30 min de reacción, a una longitud de onda de 732 nm. Los resultados se expresan como valores TEAC mediante la construcción de una curva patrón usando como antioxidante Trolox®.
Ensayo FRAP (Ferric Reducing/Antioxidant Power). Se utiliza para evaluar la capacidad antioxidante de una muestra de acuerdo a su capacidad para reducir el hierro férrico (Fe+3) presente en un complejo con la 2,4,6-tri(2-piridil)-s-triazina (TPTZ) hasta la forma ferrosa (Fe+2), que presenta un máximo de absorbancia a una longitud de onda entre 590-595 nm. El ensayo se llevó a cabo en un buffer ácido acético-acetato de sodio (pH 3,4), que contenía TPTZ y FeCl3. Se utilizaron 900 μL de ésta solución, 50 μL de muestra y 50 μL de agua destilada. Luego de 60 min de reacción se determinó la absorbancia a una longitud de onda de 593 nm. Para cada muestra se tuvo en cuenta la lectura de la absorbancia del blanco sin cromóforo, de la misma manera que en las pruebas anteriores. La curva de referencia se construyó usando ácido ascórbico como patrón primario. Las actividades de las muestras se expresaron como AEAC (Ascorbic Acid Equivalent Antioxidant Capacity: mg de ácido ascórbico/100 g de liofilizado (Benzie y Strain, 1996; Rojano et al., 2008b).
Ensayos ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) Hidrofílico y Lipofílico. En el procedimiento se empleó Trolox como estándar y condiciones controladas de temperatura a 37 °C y pH 7,4. Las lecturas se realizaron a una λ de excitación 493 nm y slit de excitación 10, λ de emisión 515 nm y slit de emisión 15, con atenuador del 1% y sin placa atenuadora. Para el desarrollo de la técnica se utilizaron soluciones de fluoresceína 1x10-2 M en PBS (75 mM) AAPH 0,6 M en PBS (75 mM). La muestra contiene 21 μL de fluoresceína, 2,899 μL de PBS, 30 μL del extracto ensayado y 50 μL de AAPH. Como referencia se uso Trolox. El efecto protector del antioxidante se calculó usando las diferencias de áreas bajo la curva de decaimiento de la fluoresceína entre el blanco y la muestra, se comparó contra la curva del Trolox, y se expresa en micromoles equivalentes de Trolox por 100 g de liofilizado (Micromol de Tx/ 100 g de liofilizado), de acuerdo a la siguiente ecuación (1).
Donde AUC es el área bajo la curva de la muestra, AUC° área bajo la curva para el control, AUCTrolox área bajo la curva para el Trolox, f es el factor de dilución de los extractos (Prior et al., 2005; Wu et al., 2004a; Romero et al., 2010).
Análisis estadístico. Todos los experimentos se realizaron por triplicado. Las regresiones fueron calculadas con un nivel de significancia del 95% (P<0,05), usando el programa Statgraphics Plus versión 5.0 (Statistical Graphics Corp., Rockville, MD).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
]]> Minerales. El cuerpo humano necesita el 78% de los minerales para sus funciones metabólicas como fortalecer la sangre, músculos, huesos y el sistema inmune. En la Tabla 1, se presenta un porcentaje significativo de cenizas (6,94%), que se caracteriza por un contenido alto de muchos minerales como Na, Mg, Ca, Fe y P; estos componentes mayoritarios le aportan al liofilizado de açaí elementos nutricionales benéficos para mantener una buena salud; estos resultados son superiores a los reportados para açaí venezolanos y brasileros (Sanabria y Sangronis, 2007; Franco, 1992).Tabla 1. Minerales de la palma naidi (Euterpe oleracea Mart), expresados en unidades/100 g de liofilizado.
Compuestos fenólicos y actividad antioxidante. Los compuestos fenólicos y polifenólicos son antioxidantes usados en la industria de alimentos por su capacidad conservadora, porque retardan el desarrollo del olor rancio, disminuyen la posibilidad de generación de compuestos tóxicos, evitan la decoloración de los pigmentos, no permiten los cambios en la textura, disminuyen la pérdida de valor nutricional causada por la degradación de los ácidos grasos esenciales y por la destrucción de las vitaminas A, E y D. En los frutos de açaí colombiano (Euterpe oleracea Mart.), el contenido de fenoles totales (3172,3 mg de acido gálico/ 100 g de liofilizado) y de las antocianinas totales (268 ± 11,5 mg de Cianidin 3- glucósido/ 100 g de liofilizado) (Tabla 2), son mayores o iguales que los registrados para frutos de otras especies con alta actividad antioxidante, como las diversas bayas y frutillas especialmente fresas, moras, uvas, frambuesas, agraz y mortiño entre otros (Vasco et al., 2008; Gaviria et al., 2009; Capocasa et al., 2008).
Tabla 2. Capacidad antioxidante y compuestos bioactivos del liofilizado de la palma naidi (Euterpe oleracea Mart).
Gallori et al., 2004, encontraron en extractos hidroalcohólicos de açaí brasilero 50 mg de Cianidin 3- glucósido/100 g de pulpa seca. Los valores hallados por Sanabria y Sangronis (2007) para antocianinas y fenoles totales de açaí venezolanos son mucho menores. De igual manera, Bobbio et al., 2000, reportan 263 mg de Cianidin 3- glucósido/ 100 g de pulpa seca, valores similares a los encontrados en este trabajo. En la Figura 1, se muestra el cromatograma por HPLC-DAD para las antocianinas, encontrando el mayor contenido de estos compuestos a un tiempo de retención de 24,5 min correspondiente al Cianidin 3-glucósido. La presencia en un porcentaje tan alto de este compuesto (95%) está acorde con los estudios de Bobbio et al., 2000 y Polo et al., 2004, para açaí provenientes del Brasil. La palma naidi es rica en ácidos fenólicos tipo cinámico, especialmente: ferúlico, caféico, p-coumárico y menor cantidad clorogénico, los cuales contribuyen a la capacidad antioxidante del açaí (Tabla 2). Estos resultados concuerdan con los de Del Pozo et al., 2006, quienes identifican diversos compuestos fenólicos para pulpas de aςai brasilero con valores entre 4 a 212 mg/L, y el más abundante de igual manera es el acido ferúlico.
Figura 1. Cromatograma HPLC-DAD de las antocianinas del liofizado de palma naidi (Euterpe oleracea Mart) 1= Cianidin-3-glucósido.
La actividad antioxidante de un alimento es la expresión de los diferentes componentes polifenólicos, los cuales se comportan mediante diferentes mecanismos de acción reductora en sus interacciones con las especies reactivas de oxigeno (EROs). Los métodos ABTS, FRAP y DPPH actúan mediante mecanismos de transferencias de electrones SET (Single Electron Transfer), además se realizan en varios medios y a diferentes pH. En la Tabla 2, se encuentra que para estas metodologías el liofilizado de açaí colombiano, presenta una actividad antioxidante mayor o similar a la informada por Prior et al., 1998; Kalt et al., 2001; Capocasa et al., 2008 y Wang y Ballington, 2007, para frutas tipo bayas y frutillas, como las uvas, moras, fresas y agraz o arándanos. Por ejemplo, Gaviria et al., 2009, reportan para frutos frescos de mortiño (Vaccinium meridionales Swartz) valores de: 2404 TEAC por DPPH de, 8694 TEAC por ABTS y 581 AEAC por FRAP; los cuales están en el orden de los valores obtenidos para açaí colombiano, cuando se expresan como productos secos (80% de humedad).
]]> El método ORAC mide la capacidad antioxidante mediante un mecanismo de transferencia de protones HAT (Hydrogen Atom Transfer) es la técnica avalada por el United States Department of Agriculture (USDA), para medir el potencial antioxidante total de alimentos y suplementos nutricionales. Los valores ORAC hidrofílico y ORAC lipofílico encontrados en el liofilizado de açaí colombiano son: 98142,0 y 3194,1 Micromol Tx/ 100 g de liofilizado, respectivamente. Estos valores son similares a los obtenidos por Schauss et al., 2006 para diversos liofilizados de açaí brasileros. El ORAC total es la suma de los ORAC hidrofílicos y lipofílicos y es igual a 101336.1 Micromol Tx/ 100 g de liofilizado, de la misma manera valores mayor o iguales que los medidos para açaí de otras latitudes y otras frutas (Zulueta et al., 2009; Wu et al., 2004b).
CONCLUSIONES
El liofilizado de palma naidi o açaí colombiano, tiene una composición en minerales y polifenoles que le aportan todas las condiciones para ser considerado un alimento o aditivo alimentario con un alto potencial nutracéutico; por esto se puede usar para fortificar y enriquecer alimentos, especialmente en dulcería, panadería, cárnicos y lácteos. La actividad antioxidante, expresada como valor total ORAC (101336,1 Micromol Tx/ 100 g de liofilizado) del açaí colombiano son similares a las muestras brasileras y venezolanas; esto se debe a la composición en compuestos polifenólicos, especialmente al alto contenido de antocianinas; en este caso particular, se encontró una fruta que tiene como mayor componente el Cianidin-3-glucósido (255,1 mg/100 g of liofilizado) y ácido ferúlico (25 mg/100 g of liofilizado) como mayor ácido fenólico.
La palma naidi enriquecida en Cianidin -3-glucósido y otros polifenoles, permitirá su uso como aditivo alimentario en la industria láctea y cárnica como colorante y antioxidante para evitar la peroxidación lipídica en yogures y productos cárnicos procesados (Coisson et al., 2005; Jayawardana et al., 2011). En este trabajo, se presentan algunos componentes bioactivos nutracéuticos de la palma naidi, los cuales le imparten un alto valor agregado para competir en los mercados internacionales y fomentar la agroindustria colombiana en la zona del Pacífico.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Ingeniero Jorge Yoria de la firma CORPOCAMPO por el apoyo en el trabajo y al Laboratorio de Ciencia de los Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
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