Extracción y evaluación funcional de compuestos antioxidantes de pitaya de mayo (Stenocereus pruinosus) y jiotilla (Escontria chiotilla) Pubblico Deposited
Jiotilla (Escontria chiotilla) and pitaya de mayo (Stenocereus pruinosus) are endemic fruits from Mexico. An alternative to stimulate the utilization of these fruits is the extraction and characterization of their functional compounds such as betalains and phenolic compounds. The extraction is the main process to obtain these compounds; however, since there are different factors that affect this process, it is important to establish the extraction method and conditions that allow obtaining the highest content of compounds. The interest in these compounds derives from the functional activities that have been reported, being the antioxidant capacity one of the most studied. In this work, the physicochemical characterization of pitaya de mayo and jiotilla fruits was initially carried out by determining the content of total soluble solids, pH, moisture content, titratable acidity, betalains and phenolic compounds. Then, the effect of different factors on the extraction of functional compounds and the determination of antioxidant capacity in vitro by ABTS and DPPH methods were evaluated using conventional (maceration with agitation) and non-conventional extraction technologies (ultrasound and ultrasound-microwave), to establish the extraction conditions that would allow obtaining the highest content of compounds and antioxidant capacity. In addition, in the extracts obtained using conventional technology, some betacyanins, betaxanthins and phenolic compounds present in the extracts of jiotilla and pitaya de mayo were identified by HPLC. Finally, the functional effect of conventionally obtained jiotilla extract on resistance to heat stress, oxidative stress and ultraviolet radiation stress, as well as on life span, fertility and motility in the nematode Caenorhabditis elegans, a multicellular invertebrate model that has been used for this purpose, was determined. Jiotilla extract was selected because it is a fruit that has been considered a possible alternative source of betalains, and in vivo model assays with extracts of this fruit had not been reported. The results showed that the extraction method affected the content of functional compounds and the in vitro antioxidant capacity of jiotilla and pitaya de mayo extracts. Extraction by maceration with agitation showed higher amounts of pigments, total phenolic compounds and higher antioxidant capacity in pitaya de mayo extracts. While the ultrasound extraction increased the content of total phenolic compounds and greater antioxidant capacity of jiotilla fruits and the conventional extraction of maceration with agitation allowed obtaining the highest content of betalains in these fruits. The content of functional compounds were higher in jiotilla fruits than in pitaya de mayo. HPLC analysis of ethanolic extracts obtained by shaking maceration allowed the identification of betacyanins such as betanin and isobetanin, betaxanthins like vulgaxanthin I, indicaxanthin and isoindicaxanthin, and phenolic compounds such as gallic acid in extracts of both fruits. Finally, the evaluation of the functional activity of the ethanolic extract of jiotilla showed that it increased the resistance to oxidative stress and heat stress, as well as the mean survival time of Caenorhabditis elegans without affecting its fertility and motility functions. These results are the first reports of the protective effect of jiotilla extract on the model nematode Caenorhabditis elegans subjected to different types of stress. The effect of the extract on the nematode is mainly attributed to the betaxanthins and phenolic compounds present.
La jiotilla (Escontria chiotilla) y la pitaya de mayo (Stenocereus pruinosus), son frutos endémicos de México. Una alternativa para incrementar el aprovechamiento de estos frutos consiste en la extracción y caracterización de sus compuestos funcionales tales como betalaínas y compuestos fenólicos. La extracción es el proceso principal en la obtención de los compuestos, sin embargo, debido a que existen diferentes factores que afectan este proceso es importante establecer el método de extracción y condiciones que permitan obtener el mayor contenido de compuestos. El interés sobre estos compuestos deriva de las actividades funcionales que han sido reportadas siendo la capacidad antioxidante una de las más estudiadas. Para el desarrollo del presente trabajo se realizó inicialmente la caracterización fisicoquímica de frutos de pitaya de mayo y jiotilla mediante la determinación del contenido de sólidos solubles totales, pH, humedad, acidez titulable, betalaínas y compuestos fenólicos. Posteriormente, se evaluó el efecto de diferentes factores en la extracción de los compuestos funcionales y la determinación de la capacidad antioxidante in vitro por los métodos de ABTS y DPPH empleando tecnologías de extracción convencional (maceración con agitación) y no convencional (ultrasonido y ultrasonido-microondas) con el objetivo de establecer las condiciones de extracción que permitieran obtener el mayor contenido de los compuestos con la mayor capacidad antioxidante. Además, en los extractos obtenidos utilizando tecnología convencional se identificaron por HPLC algunas betacianinas, betaxantinas y compuestos fenólicos presentes en los extractos de jiotilla y de pitaya de mayo. Finalmente, se determinó el efecto del extracto de jiotilla obtenido convencionalmente en la resistencia al estrés térmico, al estrés oxidante y al estrés con radiación ultravioleta, así como en el periodo de vida, la fertilidad y la movilidad en el nematodo Caenorhabditis elegans, un modelo invertebrado multicelular que ha sido empleado con dicha finalidad. Se seleccionó el extracto de jiotilla debido que es un fruto que se ha considerado una posible fuente alternativa de las betalaínas, además, no se había reportado ensayos en modelos in vivo con extractos de este fruto. Los resultados mostraron que el método de extracción afectó el contenido de compuestos funcionales y la capacidad antioxidante in vitro de los extractos de jiotilla y pitaya de mayo. La extracción por maceración con agitación presentó mayor cantidad de los pigmentos, de compuestos fenólicos totales y mayor capacidad antioxidante en los extractos de pitaya de mayo. Mientras que la extracción de ultrasonido incrementó el contenido de compuestos fenólicos totales y mayor capacidad antioxidante de frutos de jiotilla y la extracción convencional de maceración con agitación permitió obtener el mayor contenido de betalaínas en estos frutos. El contenido de los compuestos funcionales fue mayor en los frutos de jiotilla que en pitaya de mayo. El análisis por HPLC de los extractos etanólicos obtenidos por maceración con agitación permitió identificar las betacianinas betanina e isobetanina, las betaxantinas vulgaxantina I, indicaxantina e isoindicaxantina y compuestos fenólicos como el ácido gálico en extractos de ambos frutos. Finalmente, la evaluación de la actividad funcional del extracto etanólico de jiotilla mostró que este aumentó la resistencia al estrés oxidante y al estrés térmico, así como el tiempo de supervivencia media de Caenorhabditis elegans sin afectar sus funciones de fertilidad y de movilidad. Estos resultados son los primeros reportes del efecto protector del extracto de jiotilla en el modelo del nematodo Caenorhabditis elegans sometido a distintos tipos de estrés. El efecto del extracto en el nematodo se atribuye principalmente a las betaxantinas y compuestos fenólicos presentes.
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