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Caracterizaci�n de extractos etan�licos y metan�licos de fruto y semillas de Bonellia sprucei

 

Characterization of ethanolic and methanolic extracts of fruit and seeds of Bonellia sprucei

 

Caracteriza��o de extratos etan�licos e metan�licos de frutos e sementes de Bonellia sprucei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: lezm.jjlp@gmail.com

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 25 de abril de 2024 *Aceptado: 07 de mayo de 2024 * Publicado: �19 de junio de 2024

 

        I.            Instituto de Investigaci�n �Dr. Jacobo Bucaram�, Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

      II.            Ingenier�a Agroindustrial, Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

   III.            Ingenier�a Agroindustrial, Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

   IV.            Ingenier�a Agroindustrial, Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

 

Resumen

Las saponinas son metabolitos secundarios que act�an como mecanismo de defensa en especies vegetales. Sin embargo, las saponinas tambi�n ostentan una amplia gama de actividades biol�gicas, farmacol�gicas, propiedades espumantes, encapsulantes y estabilizadores de compuestos bioactivos en alimentos y bebidas. El Barbasco (Bonellia sprucei), es una especie nativa del Parque Nacional Machalilla en la provincia de Manab�, es considerado un cultivo de gran importancia cultural para las comunidades locales. Sus frutos, similares a bayas, pueden ser recolectados hasta tres veces al a�o. El m�todo de extracci�n por solventes (etanol y metanol) permiti� obtener crudos de saponinas para aplicar el m�todo del radical DPPH el mismo que revel� que el extracto etan�lico de semilla present� un 93.7% de inhibici�n frente al radical. Para la caracterizaci�n de las saponinas obtenidas de Bonellia sprucei se utiliz� la prueba de Liebermann-Buchard confirmando la presencia de saponinas triterp�nicas en esta especie vegetal; la cuantificaci�n de saponinas en Bonellia sprucei, se obtuvo concentraciones de 0.035 mg/ml confirmando presencia de estos metabolitos en este fruto; As� pues, este estudio se plante� la determinaci�n de la actividad antioxidante, poder de saponificaci�n de extractos etan�licos y metan�licos de fruto y semillas de Bonellia sprucei permitiendo aplicarla en el campo agroindustrial.

Palabras clave: espumantes; encapsulantes; radical DPPH; saponinas triterp�nicas; potencial antioxidante; saponificaci�n.

 

Abstract

Saponins are secondary metabolites that act as a defense mechanism in plant species. However, saponins also display a wide range of biological and pharmacological activities, foaming, encapsulating and stabilizing properties of bioactive compounds in foods and beverages. Barbasco (Bonellia sprucei), is a species native to the Machalilla National Park in the province of Manab�, it is considered a crop of great cultural importance for local communities. Its berry-like fruits can be harvested up to three times a year. The solvent extraction method (ethanol and methanol) allowed obtaining crude saponins to apply the DPPH radical method, which revealed that the ethanolic seed extract presented a 93.7% inhibition against the radical. For the characterization of the saponins obtained from Bonellia sprucei, the Liebermann-Buchard test was used, confirming the presence of triterpene saponins in this plant species; the quantification of saponins in Bonellia sprucei, concentrations of 0.035 mg/ml were obtained, confirming the presence of these metabolites in this fruit; Thus, this study aimed to determine the antioxidant activity, saponification power of ethanolic and methanolic extracts of fruit and seeds of Bonellia sprucei, allowing it to be applied in the agroindustrial field.

Keywords: sparkling wines; encapsulants; radical DPPH; triterpene saponins; antioxidant potential; saponification.

 

Resumo

As saponinas s�o metab�litos secund�rios que atuam como mecanismo de defesa em esp�cies vegetais. No entanto, as saponinas tamb�m apresentam uma ampla gama de atividades biol�gicas e farmacol�gicas, espumando, encapsulando e estabilizando propriedades de compostos bioativos em alimentos e bebidas. O Barbasco (Bonellia sprucei), � uma esp�cie nativa do Parque Nacional Machalilla, na prov�ncia de Manab�, � considerada uma cultura de grande import�ncia cultural para as comunidades locais. Seus frutos semelhantes a bagas podem ser colhidos at� tr�s vezes por ano. O m�todo de extra��o com solvente (etanol e metanol) permitiu a obten��o de saponinas brutas para aplica��o do m�todo do radical DPPH, que revelou que o extrato etan�lico da semente apresentou inibi��o de 93,7% contra o radical. Para a caracteriza��o das saponinas obtidas de Bonellia sprucei foi utilizado o teste de Liebermann-Buchard, confirmando a presen�a de saponinas triterp�nicas nesta esp�cie vegetal; na quantifica��o de saponinas em Bonellia sprucei foram obtidas concentra��es de 0,035 mg/ml, confirmando a presen�a destes metab�litos neste fruto; Assim, este estudo teve como objetivo determinar a atividade antioxidante, o poder de saponifica��o dos extratos etan�lico e metan�lico de frutos e sementes de Bonellia sprucei, possibilitando sua aplica��o na �rea agroindustrial.

Palavras-chave: vinhos espumantes; encapsulantes; radical DPPH; saponinas triterp�nicas; potencial antioxidante; saponifica��o.

 

Introducci�n

El estudio y la caracterizaci�n de nuevas especies vegetales o de aquellas que poco se han estudiado y son menos conocidas son cruciales para expandir nuestro conocimiento de la biodiversidad del planeta�(Zhiminaicela-Cabrera, Quevedo-Guerrero, Reyes, Quinche, & Bermeo-Gualan, 2020). La diversidad de plantas encierra un tesoro invaluable de recursos gen�ticos que posiblemente tengan aplicaciones importantes en la agricultura, la medicina y otros campos de inter�s para la sociedad (Mora, Moran, Garc�a, & Litardo, 2020). La identificaci�n y conocimiento de estas nuevas especies posibilitan a los cient�ficos explorar sus propiedades, adaptaciones y posibles usos y beneficios para la sociedad (Bisbis, Gruda, & Blanke, 2018).

Bonellia sprucei, es un arbusto originario de los bosques h�medos de la regi�n costa de Ecuador y Per� (Hassler, 2019). B. sprucei es una especie vegetal que al momento no ha sido estudiada y explotada de manera amplia, pero que poco a poco va atrayendo el inter�s de la comunidad cient�fica (Jim�nez, Conforme, Moreira, & Garcia, 2020). En base al conocimiento ancestral y emp�rico, aparte del uso de la madera para producir carb�n y productos maderables (Garc�a-�vila, Mero-Jalca, Castro-Ponce, & Garc�a-Garc�a, 2019), los frutos de Bonellia sprucei son empleados en algunas regiones de la provincia de Manab� con diferentes aplicaciones, por ejemplo, como agente formador de espuma para lavar la ropa, como agente antis�ptico aplicado en la superficie de la piel o cabello para aliviar afecciones de estas �reas, adem�s por su capacidad ictiot�xica son empleados como control de moluscos y peces en las piscinas productoras de camar�n, entre otros�(Cornejo, 2022). Precisamente debido a su composici�n qu�mica, por la presencia de saponinas en sus frutos, esta planta tiene un gran potencial de aprovechamiento en los sectores agroindustrial, cosm�tico, terap�utico y medicinal (Jimenez, Anchundia, Manrique, & Castro, 2022). Aunque todav�a se est�n investigando sus propiedades, se vislumbra la posibilidad de aprovechar los compuestos de esta planta para desarrollar productos beneficiosos en las �reas mencionadas�(Sanjurjo, 2020).

Las saponinas son compuestos glicos�dicos naturales presentes en diferentes partes de las plantas, conocidos por sus propiedades espumantes. Estos compuestos, junto con otros antinutrientes naturalmente presentes en las especies vegetales, como taninos y fitatos, tienen efectos tanto positivos como negativos. Debido a sus propiedades espumantes, se han utilizado en jabones y detergentes. Las saponinas act�an como tensioactivos debido a la uni�n de az�cares hidrof�licos a una estructura triterp�nica o esteroide hidrof�bico. Adem�s, se exploran como alternativas naturales en la industria alimentaria y farmac�utica, demostrando eficacia en la formaci�n y estabilizaci�n de emulsiones, como la saponina de quillaja que mejora la actividad antioxidante y estabilidad de nanoemulsiones en alimentos (Sharma, et al., 2023). En la industria agr�cola, se ha observado que las saponinas presentan acci�n biol�gica en contra de un amplio rango de plagas como insecticidas ejerciendo un mecanismo de acci�n diferente al de la neurotoxicidad (Roopashree & Naik, 2019). En el campo de la medicina y la cosm�tica, las saponinas son conocidas por sus propiedades antiinflamatorias, antimicrobianas, antidiab�tica, antic�ncer, entre otras (Rai, Acharya-Siwakoti, Kafle, Devkota, & Bhattarai, 2021). Su versatilidad y propiedades �tiles las convierten en un componente valioso en diferentes industrias y para el consumo (Fink & Filip, 2023). Considerando estos antecedentes, esta investigaci�n busc� obtener extractos etan�licos y metan�licos de la pulpa y semillas de los frutos de B. sprucei, determinar el potencial de formar espuma mediante una prueba r�pida, analizar la actividad antioxidante mediante el m�todo del radical DPPH, evaluar la presencia de saponinas triterp�nicas o esteroidales y caracterizar la presencia de saponinas por medio de la cromatograf�a de capa fina, con la intenci�n de aportar informaci�n para su posterior aprovechamiento agroindustrial.

 

Materiales y M�todos

El universo de estudio estuvo constituido por la identificaci�n de la especie, h�bitat, morfolog�a y muestreo de los frutos de barbasco (Bonellia sprucei) en el bosque seco tropical de la parroquia Pedro Pablo G�mez, cant�n Jipijapa, provincia de Manab�. Para el cual se emple� un muestreo aleatorio estratificado (Hern�ndez & Rivera, 2022). Permitiendo seleccionar una muestra representativa, los estratos fueron conformados por el estado de madurez del fruto (inmaduro), caracter�sticas f�sicas (sin enfermedades, golpes, magulladuras).

Para la obtenci�n del pulverizado de pulpa y semillas de barbasco (Bonellia sprucei), se clasificaron los frutos recolectados tomando solamente los frutos que cumplen los est�ndares establecidos; as� mismo se pesaron para determinar su peso.

Posterior se efectu� la limpieza con hipoclorito de sodio al 3 %, se trocearon y separaron de forma manual las estructuras (pulpa y semillas).

Para realizar la deshidrataci�n de las estructuras del fruto de barbasco, se utiliz� un horno deshidratador por aire forzado a 55 �C por 72 horas para semillas y 55 �C por 24 horas para pulpa. Para la obtenci�n del pulverizado de frutos de barbasco una vez deshidratados se llevaron a un molino triturador manual.

La extracci�n con solventes org�nicos como etanol y metanol es una t�cnica ampliamente usada en el estudio de metabolitos de origen vegetal, para lo cual, se tomaron 50 g de la muestra seca en 150 ml de cada solvente con una concentraci�n del 70% (etanol y metanol). Se llevaron a macerar en un vaso de precipitado empleando un agitador magn�tico a 80 rpm por 24 horas. Para eliminar el solvente se utiliz� el m�todo de evaporaci�n de solventes con rotavapor a 25 rpm a 25 ⁰C (Chatterjee, 2019).

Para el evaluar la capacidad formadora de espuma se emple� un test afrosim�trico como lo indican G�ral & Wojciechowski (2020), en donde se tom� una al�cuota de los extractos de semilla y pulpa de barbasco seco en un tubo de ensayo, se a�adieron 5 ml de agua destilada, luego se llevaron a la estufa haci�ndola hervir por 2 minutos, se agit� vigorosamente cada muestra observ�ndose la formaci�n de espuma persistente, este factor se califica con cruces seg�n el tiempo 5 a 20 minutos (+), 20 a 25 minutos (++) y de 25 a 30 minutos (+++).

El reactivo de Lieberman-Buchard se emplea para detectar metabolitos de inter�s, como las saponinas, permitiendo identificar su naturaleza esteroideas o triterp�nicas. En referencia al estudio de Garg et al, (2020) la preparaci�n del reactivo, se disuelve una muestra evaporada del extracto en cloroformo y anh�drido ac�tico. Al a�adir �cido sulf�rico concentrado, se observa un cambio de color que va de azul a azul verdoso para estructuras esteroidales y de rojo a p�rpura para estructuras triterp�nicas.

El radical DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) es un compuesto qu�mico utilizado en la determinaci�n de la capacidad antioxidante mediante el m�todo de eliminaci�n de radicales libres, est� formado con nitr�geno org�nico y tiene un rango de absorci�n de 515-520 nm (Gulcin & Alwasel , 2023).

El dise�o completamente al azar con arreglo factorial 2x2 nos permiti� analizar los factores a estudiar como la pulpa y semillas del fruto y el tiempo de solvente que se utiliz� en su extracci�n (Tabla 1).

 

Tabla 1. Factores y tratamientos involucrados en la extracci�n.

 

La espectrofotometr�a se destaca seg�n Pratiwi & Nandiyanto (2022), como un m�todo anal�tico preponderante en el �mbito de la qu�mica, siendo una metodolog�a eficaz para llevar a cabo an�lisis cualitativos y cuantitativos de compuestos org�nicos e inorg�nicos de origen vegetal. Esta metodolog�a goza de una extensa aplicaci�n y se emplea habitualmente en la determinaci�n precisa de componentes qu�micos de inter�s.

El principio b�sico de la espectrofotometr�a UV/VIS utilizada en la determinaci�n de saponinas en extractos crudos generalmente implica seg�n el estudio realizado por Akash & Rehman (2020), la incubaci�n de las muestras se dan junto a un blanco de reactivo. Posteriormente, se prepara una soluci�n etan�lica para ajustar la concentraci�n dentro del rango de la curva de calibraci�n, que abarca desde 0 hasta 350 partes por mill�n (ppm) junto con la soluci�n vainillina-�cido sulf�rico. Luego, la muestra se analiza en un espectrofot�metro UV/VIS ajustado a una longitud de onda entre 490 y 560 nm. Los resultados de la cuantificaci�n se expresan en miligramos por cada 100 gramos de muestra, equivalentes al patr�n de referencia utilizado.

 

Resultados

Durante el proceso de obtenci�n de los extractos acuosos de barbasco, como primer inciso se identific� a la especie, su h�bitat y morfolog�a. En el proceso de conseguir un pulverizado de frutos de barbasco, se realiz� la cosecha, selecci�n y limpieza de las muestras. Posteriormente, las muestras fueron troceadas y pesadas (Tabla 2).

 

Tabla 2. Peso de las muestras

 

Una vez que estas estructuras estuvieron separadas, se sometieron a un proceso de deshidrataci�n y pulverizaci�n. Luego, se llev� a cabo la maceraci�n utilizando alcoholes org�nicos, como etanol y metanol al 70%, durante 48 horas. Despu�s de este proceso, las muestras se colocaron en un equipo evaporador para obtener muestras qu�micamente puras, las cuales se almacenaron en envases de color �mbar para protegerlas de cualquier influencia externa.

En la evaluaci�n afrosim�trica de los extractos de barbasco (Tabla 3), se tomaron las muestras seg�n el m�todo establecido por G�ral & Wojciechowski (2020), en donde se mezcla una al�cuota de las muestras en 5 ml de agua destilada. Los resultados se presentan en la siguiente tabla.

 

Tabla 3. calificaci�n de la prueba afrosim�trica en muestras de barbasco (Bonellia sprucei)

 

Se recolectaron las cuatro muestras junto con sus respectivas etiquetas y una muestra blanco. Los resultados se presentan en la tabla 4, donde se indica que todos los tratamientos exhibieron una tonalidad rojiza, lo cual concuerda con la informaci�n que se�ala Abdelrahman & Jogaiah (2020), que esta coloraci�n est� asociada a la presencia de saponinas triterp�nicas.

 

Compuesto	Estructura	Solvente	Resultado
saponinas triterp�nicas	Pulpa	Etanol	+
saponinas triterp�nicas	Pulpa	Metanol	+
saponinas triterp�nicas	Semilla	Etanol	+
saponinas triterp�nicas	Semilla	Metanol	+

Tabla 4. Identificaci�n de saponinas por m�todo Liebermann-Burchard

 

La valoraci�n del poder antioxidante en los extractos de pulpa y semillas de barbasco se llev� a cabo mediante el m�todo del radical DPPH cuyos resultados se muestran en la tabla 5. La soluci�n del radical DPPH se prepar� en un recipiente �mbar para prevenir la degradaci�n del reactivo debido a la luz. Se pesaron 4 mg del radical y se disolvieron en 100 ml de metanol al 99%.

Se realizaron diluciones del extracto acuoso de pulpa y semillas de barbasco en metanol para lograr concentraciones de 0.001 para cada muestra, se a�adieron 1800 ml del radical a cada muestra, agitando y cubriendo con papel aluminio. Despu�s de dejar reposar durante 15 minutos en la oscuridad, se realizaron las lecturas en un espectrofot�metro calibrado a 514 nm. Los resultados obtenidos este an�lisis demuestran que T1 (pulpa-etanol) tiene un porcentaje de inhibici�n del 80%, T2 (pulpa-metanol) tiene un 85.9%, T3 (semilla-etanol) presenta un 93.7% y T4 (semilla- metanol) presenta un 81.7% de inhibici�n frente al radical DPPH.

En los resultados del dise�o estad�stico implementado en esta investigaci�n, los valores de significancia superan 0.05, la prueba de normalidad utilizando el m�todo modificado de Shapiro-Wilk, revel� una media de concentraciones de 19.95 y un p-valor de 0.4398 indicando que el fruto de barbasco tiene una alta capacidad antioxidante indistintamente de la parte del fruto que se use.

 

Tabla 5. Medias con relaci�n al potencial antioxidante contenido en cada tratamiento

*=P <0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001 y NS= No significativo

 

La cuantificaci�n de saponinas extra�das de los crudos de Bonellia sprucei se llev� a cabo por espectrofotometr�a UV/VIS vainillina-�cido sulf�rico, para esto se elabor� la soluci�n stock con una concentraci�n de 200 mg de saponinas puras en 250 ml de etanol con una pureza de 80%.

En la tabla 6 se presentan las absorbancias y las concentraciones de saponinas en cada tratamiento formulado, evidenciando que el tratamiento tres presenta 0.035 mg/ml de saponinas triterp�nicas.

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Tabla 6. Valores de absorbancia y concentraci�n de saponinas obtenidos por cada tratamiento.

 

Conclusiones

La preparaci�n adecuada de las muestras es esencial para extraer metabolitos secundarios como las saponinas. Al deshidratar y reducir el tama�o de las estructuras de la pulpa y las semillas del fruto, se logra una concentraci�n m�s eficiente de estos componentes, lo que resulta en mejores rendimientos. Adem�s, la aplicaci�n de solventes org�nicos, como el etanol y el metanol, emerge como una metodolog�a econ�mica y r�pida para la extracci�n y purificaci�n completa de estos compuestos en investigaciones de este tipo.

La evaluaci�n del potencial antioxidante de los extractos acuosos de los frutos de barbasco (Bonellia sprucei) indica que los porcentajes encontrados en las muestras de este fruto poseen un destacado potencial antioxidante. Este potencial podr�a ser aprovechado en la creaci�n de productos que contribuyan positivamente en el futuro.

La prueba afrosim�trica permiti� saber la duraci�n de la espuma formada a partir de agua destilada y las muestras de semillas y pulpa de barbasco (Bonellia sprucei) resultando que la espuma formada por los extractos analizados tiene una duraci�n de 20 a 25 minutos permitiendo saber que el porcentaje de saponinas en este fruto es abundante. Adem�s, se utiliz� el reactivo de Lieberman-Buchard para determinar el tipo de saponinas presentes en las muestras vegetales. El resultado fue positivo para saponinas triterp�nicas, evidenciado por un cambio de color rojizo en las muestras analizadas de Bonellia sprucei.

La determinaci�n cuantitativa de saponinas en los frutos de barbasco (Bonellia sprucei) mediante espectrofotometr�a UV/VIS proporcion� informaci�n sobre la concentraci�n en cada uno de los tratamientos evaluados. Se encontraron concentraciones de saponinas de 0.028 mg/ml, 0.011 mg/ml, 0.035 mg/ml y 0.023 mg/ml, siendo el tratamiento tres el que mostr� la concentraci�n m�s alta de saponinas. Esto sugiere que estos frutos, en las condiciones evaluadas en el estudio, poseen potencial para su aplicaci�n en productos ambientalmente sostenibles en el futuro.

 

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