Desarrollo de una plataforma científica tecnológica para la identificación de compuestos bioactivos desde arrayán (luma apiculata) y evaluación del efecto de la nanoencapsulación sobre su bioaccesibilidad.
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Date
2020
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Las Enfermedades Crónicas No Transmisibles (ECNT) son la principal causa de
morbimortalidad del país y representan un problema nacional e internacional de
salud pública. Como resultado, muchas especies nativas/autóctonas han sido
estudiadas por su potencial fuente de compuestos fenólicos, los cuales pueden
contribuir a la prevención y/o tr7atamiento de dichas enfermedades. Dentro de
las especies nativas reconocidas por sus propiedades medicinales se encuentra
el arrayán (Luma apiculata), cuyos compuestos bioactivos presentes en el fruto
y la hoja podrían ser un aporte relevante para disminuir el riesgo de padecer
ECNT. Sin embargo, los estudios reportados de esta especie son muy escasos.
En consecuencia, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo
principal desarrollar metodologías químico-analíticas para obtener datos
científicos que sustenten la característica funcional del fruto y hoja del arrayán y
preservar los compuestos bioactivos identificados mediante el empleo de la
nanotecnología.
Como paso previo al trabajo con arrayán, se desarrolló y optimizó un proceso
de extracción asistida de ultrasonido de compuestos fenólicos desde semilla de
quinoa. Basándose en este procedimiento, fue establecido y optimizado el
proceso de extracción de dichos compuestos desde frutos y hojas de arrayán
mediante extracción asistida por ultrasonido en baño ultrasónico. Esta optimización contempló un diseño factorial completo y un diseño central
compuesto.
Con las condiciones de extracción optimizadas, se evaluó la capacidad
antioxidante de los extractos crudos y extractos ricos en compuestos fenólicos
obtenidos por adsorción selectiva sobre la resina polimérica Amberlita XAD-7.
La capacidad antioxidante se evaluó mediante dos metodologías: 2,2- Difenil-1-
picrilhidrazilo (DPPH) y capacidad antioxidante reductor del hierro (FRAP).
Además, se determinó el contenido de fenoles totales mediante la metodología
de Folin-Ciocalteu (TPC). De acuerdo con los ensayos realizados, quedó en
evidencia que los extractos de fruto y hoja de arrayán presentan una elevada
concentración de compuestos fenólicos y una alta capacidad antioxidante, en
especial, los extractos ricos en compuestos fenólicos. Para establecer el perfil
fenólico de los extractos crudos, se implementó un método por cromatografía
líquida de ultra-alta eficiencia (UHPLC) acoplada a espectrometría de masas
(MS). El análisis cromatográfico, reveló la presencia de siete compuestos
fenólicos en el extracto crudo de fruto de arrayán (quercetin 3-β-D glucósido,
miricetina, quercetina, ácido p-cumárico, kaempferol glucósido, ácido gálico y
kaempferol) y cinco compuestos fenólicos en el extracto crudo de hoja
(quercetina 3-ß-D-glucósido, kaempferol 3-glucósido, miricetina, quercetina y
ácido gálico).
Considerando el perfil fenólico y el efecto antimicrobiano reportado para
algunos de los compuestos fenólicos identificados, se determinó la actividad antiviral de extractos crudos (30% etanol) sobre el virus de la hepatitis A y
norovirus murino, principales virus entéricos asociados a contaminación
alimentaria. El extracto de hoja presentó un efecto antiviral significativo sobre
ambos virus, mientras que el extracto de fruto tuvo un efecto moderado sobre el
virus de la hepatitis A.
Luego de establecer el perfil fenólico, estándares de los compuestos fenólicos
puros fueron sometidos a un proceso de digestión gastrointestinal in vitro para
estudiar la bioaccesibilidad de dichos compuestos. Paralelamente, se evaluó la
potencialidad de tres sistemas nanoparticulados (nanopartículas de zeina, zeína
recubierta de alginato y zeína recubierta de complejo alginato/quitosano), los
cuales fueron obtenidos mediante los métodos de nanoprecipitación y
deposición electrostática. La fracción bioaccesible de los compuestos bioactivos
fue determinada mediante cromatografía líquida de alta eficiencia asociada a
detección UV (HPLC/UV). Los compuestos fenólicos presentaron una limitada
bioaccesibilidad, que varió entre un 3.4 y 16.1%, mientras que los tres sistemas
nanoparticulados incrementaron significativamente la bioaccesibilidad de todos
los compuestos fenólicos, en especial, las nanoparticulas de zeina recubiertas
con complejo de alginato/quitosano, la cual varió entre un 65.8 y 84.0%.
Finalmente, se implementó una plataforma científica-tecnológica por
HPTLC/(bio)autografía/MS para detectar e identificar en los extractos crudos de
fruto y hoja de arrayán compuestos con actividad antioxidante e inhibitoria sobre
las enzimas α-glucosidasa y acetilcolinesterasa, consideradas como blancos terapéuticos para tratar la diabetes mellitus tipo 2 y enfermedades
neurodegenerativas, respectivamente. El extracto de hoja sólo presentó bandas
con actividad antioxidante, mientras que el extracto de fruto presentó un
compuesto con marcada actividad antioxidante e inhibitoria sobre ambas
enzimas, el cual fue identificado tentativamente mediante la interfaz TLC-MS
como fraxetina (hidroxicumarina).
Estos resultados permiten sustentar la característica funcional del fruto y hoja
de arrayán, además de demostrar el potencial de la nanotecnología (sistemas
nanoparticulados) en la preservación de los compuestos responsables de dicha
funcionalidad.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Doctor en Ciencias y Tecnología Analítica.
Keywords
Luma chequen, Uso Terapéutico, Antioxidantes, Compuestos Fenólicos, Fenoles, Industria Innovación e Infraestructura