UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE, CONTENIDO DE VITAMINA “C” Y CAROTENOS EN PLANTAS COMESTIBLES SILVESTRES DEL DEPARTAMENTO DE CHIQUIMULA Karin Lissette Medrano Figueroa Nutricionista Guatemala, abril de 2005.
71
Embed
Capacidad Antioxidante, Contenido de Vitamina C y Carotenos en Plantas Comestibles Silvestres Del Departamento de Chuquimula
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE, CONTENIDO DE VITAMINA “C” Y CAROTENOS EN PLANTAS COMESTIBLES SILVESTRES DEL
DEPARTAMENTO DE CHIQUIMULA
Karin Lissette Medrano Figueroa
Nutricionista
Guatemala, abril de 2005.
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE, CONTENIDO DE VITAMINA “C” Y CAROTENOS EN PLANTAS COMESTIBLES SILVESTRES DEL
DEPARTAMENTO DE CHIQUIMULA
Informe de Tesis
presentado por
Karin Lissette Medrano Figueroa
Para optar al título de
Nutricionista
Guatemala, abril de 2005.
INDICE
Contenido Página
I. INTRODUCCIÓN 1 II. ANTECEDENTES 2
A. Radicales Libres 2 1. Definición 2 2. Principales radicales libres 2 3. Efectos de los radicales libres 2 4. Factores que producen radicales libres 3
B. Antioxidantes 4 1. Antioxidantes enzimáticos 4 2. Antioxidantes no enzimáticos 5 3. Fitoquímicos 8 4. Estudios anteriores sobre capacidad
antioxidante 13 C. Metodologías para determinar capacidad
antioxidante 14 D. Plantas comestibles del departamento
de Chiquimula 18 III. JUSTIFICACIÓN 22 IV. OBJETIVOS 23 V. MATERIALES Y MÉTODOS 24
A. Universo 24 B Muestra 24
C. Materiales 24 D. Metodología 25 VI .RESULTADOS 28 VII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 32 VIII. CONCLUSIONES 36 IX. RECOMENDACIONES 37 X. BIBLIOGRAFÍA 38 XI. ANEXOS 44
RESUMEN
En este estudio se analizaron seis plantas comestibles que crecen silvestres
en el departamento de Chiquimula, con el fin de conocer algunos de sus
componentes nutricionales y funcionales.
Las muestras analizadas incluyeron: hojas y cogollos de pie de paloma
(Boerhaavia erecta L.), kela (Phytolacca icosandra L. Phytolaccaceae), hato
(Peperomia clavigera Standl et Steyum Piperaceae) y gamuza o quilete
blanco (Liabum vagans Blake); hojas, cogollos y frutos de verbena (Solanum
molinarun J. L Gentry) y el centro comestible del tallo de chijuilote
(Chamaedorea sp.).
Las muestras fueron colectadas en cuatro localidades del departamento del
Chiquimula durante los meses de diciembre de 2001 a febrero de 2002. Para
la determinación de la capacidad antioxidante total se utilizó el método de
α,α-difenil-β-picrilhidrazilo (DPPH), el contenido de fenoles totales por la
reacción de Folin Ciocalteu, y la vitamina C y catorenos por cromatografía
líquida de alta presión (HPLC). De las muestras frescas se prepararon
extractos por duplicado para la determinación de los parámetros indicados.
Las muestras con mayor actividad antioxidante total, contenido de fenoles
y carotenos fueron: gamuza, hato y pie de paloma. El chijuilote reportó la
menor actividad antioxidante total y el mayor contenido de vitamina C.
Las partes comestibles de las plantas que consisten en cogollos y hojas de
color verde intenso, presentaron el mayor contenido de carotenos,
especialmente beta-caroteno.
Los resultados de este estudio corroboran la importancia de los vegetales
como fuentes de provitamina A y vitamina C, además de otros compuestos
funcionales con actividad antioxidante.
1
I. INTRODUCCION
En la mayoría de países en desarrollo predominan los alimentos de
origen vegetal. El potencial de los vegetales autóctonos en estos países es de
particular importancia, ya que pueden constituirse en una alternativa de
alimentación económica accesible a la mayoría de la población. En
Guatemala en términos de volumen, es uno de los productos de mayor
consumo. En promedio el consumo per cápita diario total para el área urbana
y rural es de 144 gramos (1,2).
Los vegetales, además de aportar nutrimentos energéticos, vitaminas y
minerales, constituyen una fuente importante de compuestos antioxidantes en
la dieta. Entre estos componentes antioxidantes están los carotenos, los
flavonoides, las vitaminas C y E, y otros fitoquímicos.
Las sustancias antioxidantes poseen la propiedad de neutralizar la
acción de los radicales libres, convirtiéndolos en moléculas estables;
actualmente se les esta considerando como factores de prevención y
tratamiento de enfermedades cardiovasculares, cáncer, artritis, cataratas,
retinopatías y el proceso general de envejecimiento (3,4).
Existe poca información sobre la capacidad antioxidante de plantas
comestibles, por tal razón en el presente estudio se determinó la capacidad
antioxidante total, el contenido de fenoles totales, vitamina C y carotenos en
plantas comestibles silvestres del departamento de Chiquimula. El
reconocimiento de las ventajas antioxidantes de estas plantas incrementará el
valor nutricional que ya se reconoce en todos los vegetales como elementos
indispensables en una dieta saludable.
2
II. ANTECEDENTES
A. RADICALES LIBRES
1. Definición
Los radicales son compuestos químicos con uno o más electrones
desapareados que reaccionan con la molécula estable más cercana,
sustrayendo un electrón y produciendo una reacción en cadena (3,4).
2. Principales radicales libres
Entre los principales radicales libres están: el anión superóxido (02),
el hidroxilo (0H), el radical peroxilo (R02+) y el alcoxilo (R0+). Algunas
moléculas también altamente reactivas y que pueden generar radicales libres
son: peróxido de hidrógeno (H202), oxígeno singulete (102) y la mayoría de
metales de transición, por ejemplo hierro y cobre (5,6).
La primera especie reactiva formada por la reducción del oxígeno
molecular es el anión superóxido, después se forma el peróxido de hidrógeno
y posteriormente el radical hidroxilo; estas reacciones son catalizadas por
hierro o cobre (7).
El hidroxilo es el radical más reactivo ya que reacciona con azúcares,
aminoácidos, fosfolípidos y ácidos orgánicos (6,7).
3. Efectos de los radicales libres
Los radicales libres son creados por células del sistema inmune para
desactivar virus y bacterias, para eliminar gérmenes y frenar procesos
inflamatorios (7,8).
La excesiva formación de radicales libres dañan las membranas
celulares provocando retención de fluidos en las células, lo cual está
3
relacionado con el envejecimiento. También alteran la formación genética en
las células, produciendo cáncer, enfermedades degenerativas, enfermedades
del corazón y arterosclerosis. Además, están involucrados en el desarrollo de
artritis, formación de cataratas, retinopatías y en general problemas
relacionados con el envejecimiento. Algunas reacciones específicas de los
radicales libres son:
a) El radical hidroxilo ataca proteínas, DNA y ácidos grasos
poliinsaturados en las membranas celulares.
b) El radical superóxido reacciona con el hierro, produciendo un
complejo oxi-radical metalión y el radical hidroxilo que daña las células
lipídicas y el DNA.
c) El radical peroxilo se produce durante la cadena de reacción de la
peroxidación lipídica; daño ocurrido en la membrana celular.
d) El oxígeno singulete daña el DNA y es mutagénico. Cataliza la
producción de radicales libres. Es generado por las reacciones fotoquímicas
de la peroxidación lipídica en la membrana celular (4,5,6).
4. Factores que producen radicales libres
Los radicales libres son producidos por procesos metabólicos
normales y factores exógenos que pueden propiciar su formación. Entre los
principales factores exógenos están:
a) La exposición a los rayos ultravioleta del sol y rayos X
b) Los contaminantes ambientales: N0, N02, 03, S02, humo de
cigarro y smog
c) El consumo de ciertos alimentos como carnes ahumadas o dietas
altas en grasa.
d) La cocción de alimentos grasosos a altas temperaturas (frituras)
4
pueden generar radicales libres y algunos pueden ser carcinógenos (4,7,8).
La necesidad del organismo de protección contra los radicales libres aumenta
bajo ciertas condiciones ambientales o físicas. Aunque las reacciones
enzimáticas de protección en las células no pueden aumentarse más allá de su
nivel óptimo, el organismo puede obtener sustancias con la propiedad de
neutralizar radicales libres, a través de la dieta. Las sustancias con esta
capacidad reciben el nombre de antioxidantes (4,6).
B. ANTIOXIDANTES
Los antioxidantes son sustancias que previenen la oxidación o reacciones
químicas que involucran oxígeno. Los antioxidantes neutralizan los radicales
libres, cediéndoles el electrón que les falta y convirtiéndolos en moléculas
estables (3,6,8).
Los antioxidantes pueden dividirse en enzimáticos o de producción
endógena y no – enzimáticos que son sustancias exógenas que provienen
principalmente de la dieta (9).
Cada sustancia antioxidante tiene características específicas y con
frecuencia trabajan sinérgicamente para fortalecer la capacidad antioxidante
del cuerpo (4).
1. Antioxidantes enzimáticos
En condiciones normales, el cuerpo puede prevenir el daño
producido por radicales libres a través de sus mecanismos de protección, los
cuales incluyen algunas enzimas, tales como catalasa, superóxido dismutasa y
glutatión peroxidasa.
Estas enzimas son capaces de catalizar las reacciones que transforman a los
radicales libres y a sus precursores en sustancias inocuas.
5
Las enzimas proteolíticas constituyen un sistema secundario de defensa, ya
que identifican y remueven proteínas dañadas u obsoletas (4,5,7).
Algunos metales y sustancias que participan en sistemas enzimáticos
de defensa son:
a) Selenio – Forma parte de la enzima glutatión peroxidasa, la cual
evita la producción de radicales libres oxigenados que oxidan los ácidos
grasos libres poliinsaturados, incluyendo los de las membranas celulares.
b) Manganeso – Se encuentra en las metaloenzimas mitocondriales
superóxido dismutasa.
c) Zinc – Forma parte de numerosas metaloenzimas, y es
constituyente esencial de la superóxido dismutasa.
d) Cobre – Forma parte de varias metaloenzimas que catalizan
reacciones de oxido-reducción involucradas en eritropoyesis, formación de
tejidos conectivos, síntesis de catecolaminas y fosforilación oxidativa (10,11).
Algunas coenzimas que intervienen en los sistemas de defensa
antioxidante son: nicotinamida adenindinucleótido (NAD) y nicotinamida
adenindinucleótido fosfato (NADP); flavinadenindinucleótido (FAD) y
flavinadeninmononucleótido (FMN), coenzima Q y grupos hemínicos del
citocromo (5,10,12).
2. Antioxidantes no enzimáticos
Los antioxidantes hidrosolubles (glutatión, ácido úrico y vitamina C,
niacina, riboflavina), y los liposolubles (beta-carotenos, vitamina E) también
protegen al organismo contra el ataque de los radicales libres (4).
Las sustancias con actividad atrapadora de radicales libres tienen relevancia
en la prevención y terapéutica de enfermedades en las cuales la oxidación o
radicales libres están implicados (13,14).
6
a) Alfa-tocoferol – Vitamina E es el nombre colectivo de ocho
compuestos que se encuentran en la naturaleza como tocoferoles y
tocotrienoles, de los cuales el que tiene mayor acción biológica es el alfa-
tocoferol. Es un antioxidante liposoluble presente en todas las membranas
celulares, protegiendo los lípidos de la peroxidación. Brinda protección al
doble enlace conjugado del beta-caroteno. Es el mayor sistema de defensa de
las biomembranas frente a la peroxidación lipídica. Al reaccionar con un
radical libre, la molécula de tocoferol se convierte en radical tocoferosil, que
puede ser reducido de nuevo a tocoferol por la vitamina C y el glutatión
(6,11,15).
Los tocoferoles se derivan de productos vegetales. La principal fuente
la constituyen los aceites vegetales, hojas verdes y el germen de trigo (2).
b) Vitamina C – Esta vitamina esta involucrada en una gran
cantidad de procesos biológicos, muchos de los cuales dependen de su
actividad reductora o antioxidante (4,6).
Es una sustancia hidrosoluble considerada uno de los más
importantes antioxidantes en fluidos extracelulares. La vitamina C tiene la
capacidad de generar vitamina E a partir del radical alfa-tocoferol.
La vitamina C bloquea la formación de las nitrosaminas carcinogénicas,
protegiendo contra las reacciones entre los nitritos agregados a ciertos
alimentos y las aminas contenidas en forma natural en la dieta (4,16). La
vitamina C se encuentra en verduras y frutas, tales como coliflor, espinaca,
chile pimiento, ajonjolí, brócoli, cítricos, piña y guayaba (2).
c) Ácido fólico – Sustancia necesaria para la síntesis de timidina.
La deficiencia de folato produce rupturas cromosómicas. El ácido
tetrahidrofólico (FH4) es la forma metabólicamente activa del ácido fólico y
7
transporta fragmentos moleculares con un átomo de un compuesto a otro, la
cual es la reacción esencial para la síntesis de ácidos nucleícos y el
metabolismo de varios aminoácidos (10,12).
Aunque la fibra de la dieta desempeña un efecto protector frente al
cáncer de colon, pruebas recientes indican que el responsable de la reducción
del riesgo podría ser el ácido fólico (17,18).
Los folatos se encuentran en las hojas de color verde oscuro,
leguminosas de grano, maní y varias frutas (2).
d) Niacina – Descriptivo genérico del ácido nicotínico y sus
derivados que poseen actividad biológica cualitativa de nicotinamida. El ácido
nicotínico y las nicotinamidas participan en la síntesis de las coenzimas NAD y
NADP, que actúan como aceptores o donantes de electrones en reacciones
redox. Las fuentes de niacina son la carne, el pescado, las leguminosas de
grano y los cereales (2,19).
e) Riboflavina – Tiene potente actividad antioxidante que procede
de su función como precursora de FMN y FAD. La deficiencia de riboflavina
se asocia con un aumento de la peroxidación lipídica.
La riboflavina se encuentra en las verduras y hojas verdes como brócoli,
espárragos y espinacas (2,20).
f) Carotenoides – Constituyen una importante clase de pigmentos
naturales liposolubles. Existen alrededor de 500 carotenoides sintetizados por
las plantas, pero de todos ellos aproximadamente 50 son precursores de
vitamina A. Entre los carotenoides están: alfa, beta y gama-carotenos, luteína,
7400, integrador D-2500, columna Lichrospher C8, 250 x 4 mm.
b) Equipo menor
Erlen meyers de 125 ml
Vidrios de reloj
Beakers
Balones aforados
Probetas
Ampollas de decantación
Pipetas volumétricas
Tubos de ensayo
56
Micropipetas
Pinzas
Hielera para transportar muestras
Mortero y pistilo de porcelana
Embudos Buchner
2. Reactivos
Etanol
Nitrógeno gaseoso
Bicarbonato de sodio reactivo
Cloruro de sodio al 8% (p/v)
Hidróxido de potasio al 40% (p/v)
n- hexano
Eter de petróleo
Acetona
Acetonitrilo
Metanol
Tetrahidrofurano
Alfa- caroteno (estándar)
Beta-caroteno (estándar)
Sudán I (estándar)
3. Procedimiento
Pesar 3 gramos de muestra fresca
57
Agregar 0.3 de bicarbonato y 30 ml de Acetona
Macerar y filtrar usando embudo Buchner
Evaporar en corriente de nitrógeno gaseoso
Repetir la extracción con porciones pequeñas de acetona hasta que no
se extraiga más color.
Evaporar en corriente de nitrógeno hasta un volumen aproximado de
10 ml.
Transferir cuantitativamente a una ampolla, agregar 10 ml de una
mezcla de dietil – eter- hexano ( o éter de petróleo) (1:1) y 10 ml de NaCl al
8% (p/v). Mezclar cuidadosamente y dejar separar.
Separar la fase orgánica (superior)
Si la fase acuosa queda con color, repetir la extracción con la mezcla de
éter-hexano.
Evaporar la fase orgánica hasta sequedad bajo atmósfera de nitrógeno.
Disolver con 20 ml de etanol y agregar 4 ml de hidróxido de potasio al
40% (p/v) disuelto en metanol.
Mezclar y saturar con nitrógeno gaseoso, dejar reposar en la oscuridad y a
temperatura ambiente un mínimo de 2 horas.
Agregar 24 ml de una mezcla de dietil-éter-hexano (o éter de petróleo)
(1:1) y 24 ml de cloruro de sodio al 8% (p/v), mezclar y dejar separar las
fases.
Si la fase acuosa presenta coloración repetir la extracción con éter-
hexano.
58
Separar la fase orgánica (superior) y lavar con cloruro de sodio al 8%
(p/v) hasta que el ph del agua de lavado sea neutro.
Evaporar bajo atmósfera de nitrógeno hasta sequedad.
Disolver la muestra con 0.450 ml de Sudán I
Evaporar a sequedad bajo atmósfera de presión.
Reconstituir la muestra con 5 ml de Acetona e inyectar en el sistema
HPLC, bajo las siguientes condiciones:
Flujo = 2
Atenuación = 2
Longitud de onda = 470 nm
Tiempo = 15 minutos
Fase Móvil = 100 % (56% metanol, 40% Acetonitrilo, 4%
Tetrahidrofurano) mezcla externa.
Se utilizaron las curvas patrones de los estándares y los resultados se
expresaron como: microgramos de alfa y beta-carotenos, luego se trasladaron
estos valores a microgramos de equivalente de Retinol (ER) de alfa y beta-
caroteno, y por último a microgramos de equivalentes de retinol (ER) totales
de cada muestra.
59
1
Tabla 2. Actividad antioxidante total, contenido de compuestos fenólicos, contenido de vitamina C y carotenos, en plantas comestibles silvestres del departamento de Chiquimula, en materia fresca. (Guatemala, enero-diciembre, 2002) Nombre IC50 Fenoles totales Vitamina C Carotenos (mcg en 100g de planta) (mg) (equivalentes de (mg en 100g ácido gálico/g) de planta) Alfa-caroteno Beta-caroteno ER totales mcg mcg ER mcg mcgER Pie de paloma (hojas y cogollos) Boerhaavia erecta 12.1 3.3 11 9231 775 3925 655 1430 Kela (hojas y cogollos) Phytolacca icosandra L. 20.7 0.8 48 nd nd 3160 528 528 Hato (hojas y cogollos) Peperomia clavigera Standl 14.8 1.0 16 4272 398 969 164 562 Verbena (fruto) Solanum molinarum 31.3 0.2 52 nd nd nd nd nd Verbena (hojas y cogollos) Solanum molinarum 33.8 0.4 142 nd nd 622 104 104 Gamuza (hojas y cogollos) Liabum vagans 2.6 3.5 14 3837 322 9967 1665 1987 Chijuilote (centro comestible del tallo) Chamaedorea sp. 114.0 0.1 370 nd nd nd nd nd nd = no detectado
2
Tabla 3. Actividad antioxidante total, contenido de compuestos fenólicos, contenido de vitamina C y carotenos, en plantas comestibles silvestres del departamento de Chiquimula, en materia seca. (Guatemala, enero-diciembre, 2002) Nombre IC50 Fenoles totales Vitamina C Carotenos (mcg en 100g de planta) (mg) (equivalentes de (mg en 100g ácido gálico/g) de planta) Alfa-caroteno Beta-caroteno ER totales mcg mcg ER mcg mcgER Pie de paloma (hojas y cogollos) Boerhaavia erecta 2.6 15.5 58 44388 3729 19330 3228 6957 Kela (hojas y cogollos) Phytolacca icosandra L. 2.5 6.7 392 nd nd 26216 4378 4378 Hato (hojas y cogollos) Peperomia clavigera Standl 0.7 20.5 343 91198 7661 18641 3113 10774 Verbena (fruto) Solanum molinarum 4.1 1.6 399 nd nd nd nd nd Verbena (hojas y cogollos) Solanum molinarum 5.7 2.2 836 nd nd 3723 622 622 Gamuza (hojas y cogollos) Liabum vagans 0.9 9.6 41 8842 742 25052 4184 4927 Chijuilote (centro comestible del tallo) Chamaedorea sp. 12.0 1.4 3605 nd nd nd nd nd nd = no detectado
3
Tabla 2. Actividad antioxidante total, contenido de compuestos fenólicos, contenido de vitamina C y carotenos, en plantas comestibles silvestres del departamento de Chiquimula, en materia fresca. (Guatemala, enero-diciembre, 2002) _____________________________________________________________________________________________________________________________ Nombre IC50 Fenoles totales Vitamina C Carotenos (mcg en 100g de planta) (mg) (equivalentes de (mg en 100g ácido gálico/g) de planta) Alfa-caroteno Beta-caroteno ER totales mcg mcg ER mcg mcg ER _____________________________________________________________________________________________________________________________ Pie de paloma (hojas y cogollos) Boerhaavia erecta 12.1 3.3 11 9231 775 3925 655 1430 Kela (hojas y cogollos) Phytolacca icosandra L. 20.7 0.8 48 nd nd 3160 528 528 Hato (hojas y cogollos)) Peperomia clavigera Standl 14.8 1.0 16 4272 398 969 164 562 Verbena (fruto) Solanum molinarum 31.3 0.2 52 nd nd nd nd nd Verbena (hojas y cogollos) Solanum molinarum 33.8 0.4 142 nd nd 622 104 104 Gamuza (hojas y cogollos) Liabum vagans 2.6 3.5 14 3837 322 9967 1665 1987 Chijuilote (centro comestible del tallo) Chamaedorea sp. 114.0 0.1 370 nd nd nd nd nd _________________________________________________________________________________________________________________ nd = no detectado
4
Tabla 3. Actividad antioxidante total, contenido de compuestos fenólicos, contenido de vitamina C y carotenos, en plantas comestibles silvestres del departamento de Chiquimula, en materia seca. (Guatemala, enero-diciembre, 2002) _________________________________________________________________________________________________________ Nombre IC50 Fenoles totales Vitamina C Carotenos (mcg en 100g de planta) (mg) (equivalentes de (mg en 100g ácido gálico/g) de planta) Alfa-caroteno Beta-caroteno ER totales mcg mcg ER mcg mcg ER ______________________________________________________________________________________________________________________________ Pie de paloma (hojas y cogollos) Boerhaavia erecta 2.6 15.5 58 44388 3729 19330 3228 6957 Kela (hojas y cogollos) Phytolacca icosandra L. 2.5 6.7 392 nd nd 26216 4378 4378 Hato (hojas y cogollos)) Peperomia clavigera Standl 0.7 20.5 343 91198 7661 18641 3113 10774 Verbena (fruto) Solanum molinarum 4.1 1.6 399 nd nd nd nd nd Verbena (hojas y cogollos) Solanum molinarum 5.7 2.2 836 nd nd 3723 622 622 Gamuza (hojas y cogollos) Liabum vagans 0.9 9.6 41 8842 742 25052 4184 4927 Chijuilote (centro comestible del tallo) Chamaedorea sp. 12.0 1.4 3605 nd nd nd nd nd _________________________________________________________________________________________________________________ nd = no detectado