Estudio de la actividad antioxidante y antimicrobiana de polifenoles obtenidos del tegumento del maní

Abstract

El tegumento de maní es rico en sustancias fenólicas con propiedades antioxidantes, por lo que constituye una excelente materia prima para su explotación como fuente de antioxidantes naturales de grado alimentario. El objetivo del presente trabajo fue estudiar la actividad antioxidante y antimicrobiana de polifenoles obtenidos del tegumento de maní y su aplicación en diferentes matrices alimenticias para incrementar su vida útil. Se trabajó con tegumento de maní de la variedad Runner obtenido por blanchado y tostado industrial. A partir de estos tegumentos se obtuvieron dos extractos: Blanchado Crudo (BC) y Tostado Crudo (TC) por extracción sólido-líquido (etanol al 70%). Sobre los extractos crudos se realizó una partición con solventes (acetato de etilo y agua) y se obtuvieron cuatro fracciones: Blanchado-Acetato de Etilo (BAE) y Blanchado-Agua (BA), y Tostado-Acetato de Etilo (TAE) y Agua (TA). La fracción BAE se purificó por cromatografía en columna empacada con Sephadex LH-20. Se obtuvieron tres fracciones purificadas de diferentes colores: Amarillo (A), Violeta (V) y Marrón (M). Sobre los tegumentos se determinó composición química general, y sobre los extractos y fracciones se determinó: rendimiento de extracción, contenido de fenoles y flavonoides totales, pruebas antioxidantes (actividad secuestrante de radical DPPH, actividad quelante del ión ferroso, capacidad para capturar radicales hidroxilos y el anión superóxido, y prueba de oxidación acelerada a 60 °C en aceite de girasol) y actividad antimicrobiana y antifúngica. Sobre las fracciones purificadas se identificaron y cuantificaron los compuestos por HPLC-ESI-MS/MS. Se realizaron estudios de almacenamiento en dos productos alimenticios con el agregado de los extractos: almendras tostadas con cubiertas comestibles de carboximetil celulosa (CMC) y leche de soja con microcápsulas. Sobre las muestras de almendra se realizaron determinaciones químicas y sensoriales. Sobre las muestras de leche de soja se evaluaron los efectos del agregado del extracto y microcápsulas mediante análisis químicos, microbiológicos y sensoriales. El tegumento de maní presentó entre 16-18% de compuestos fenólicos. El tegumento blanchado resultó con mayores rendimientos de extracción de fenoles y flavonoides que el tostado. La partición con solventes permitió obtener extractos con mayores contenidos de fenoles en las fracciones de acetato de etilo. La purificación por columna separó fracciones con diferentes contenidos de fenoles, flavonoides y composición. La fracción V presentó el mayor contenido de fenoles y A, de flavonoides. Todos los extractos y fracciones mostraron actividad antioxidante en las diferentes pruebas. Las fracciones con mayor contenido de fenoles se asociaron a mayor actividad DPPH, anión superóxido e ion ferroso. Las fracciones A, V y M presentaron diferentes mecanismos antioxidantes lo que probablemente se asocia a las diferencias en su composición química. En la prueba de oxidación acelerada, los extractos y fracciones purificadas presentaron similar actividad antioxidante en aceite de girasol. En general, los extractos y fracciones resultaron con escasa actividad antimicrobiana y antifúngica. En el estudio de almacenamiento de las muestras de almendra, el uso de CMC como cubierta comestible con el agregado de extractos de tegumento de maní y BHT protegió a las almendras del deterioro oxidativo y disminuyó la intensidad de los atributos sensoriales negativos. En leche de soja, BAE mostró un efecto protector frente a la oxidación de los lípidos y al crecimiento microbiano, incrementando el contenido de fenoles y la actividad antioxidante del producto final. BAE al ser encapsulado mostró efecto protector sobre el producto sin cambio de color protegiendo a los polifenoles de la degradación. Los extractos y fracciones pueden ser utilizados en diferentes matrices alimenticias como antioxidantes naturales.

Peanut skins are rich in phenolic compounds with antioxidant properties that can be a source of natural antioxidant to be used in food for increasing its shelf life and stability. The objective of this study was to evaluate the antioxidant and antimicrobial activity of polyphenols obtained from peanut skins and their application in different foods to increase their shelf life. Peanut skins were obtained by blanching and roasting processes from Runner peanuts (Argentina). Crude extracts (BC and TC) were obtained by solid-liquid extraction from peanut skins using ethanol 70%. BC and TC were partitioned in two fractions with ethyl acetate (BAE and TAE) and water (BA and TA). BAE was separated by column chromatography packed with Sephadex LH-20 in three colored fractions: yellow (A), purple (V) and brown (M). Chemical composition, yield of extraction, total phenol, and flavonoid contents, antioxidant activity (DPPH radical, hydroxyl radical, and superoxide anion scavenging activities; ferrous ion chelating activity; accelerated oxidation test on sunflower oil at 60 °C) and antimicrobial and antifungal activities were evaluated on extracts and purified fractions. Different phenolic compounds were identified on purified fractions by HPLC-ESI-MS/MS. In addition, storage studies were performed on two food products with the addition of peanut skin extract: roasted almonds with carboxymethyl cellulose (CMC) edible coatings and soymilk with microcapsules. Chemical and sensory analysis were determined on almond products. In the case of soymilk products, the effect of peanut skin extract addition was evaluated by chemical (total titratable acidity, hydroperoxides, fatty acid composition, volatile compounds, total phenol content, and DPPH radical scavenging activity), microbiological (total count of mesophilic microorganisms) and sensory descriptive analysis of products during storage. Peanut skins had 16-18% total phenolics. Skins obtained by blanching process showed higher extraction yields, total phenol and flavonoid contents than those obtained by roasting. Acetate ethyl fractions had higher phenol content than water fractions after the solvent partition of crude extracts. Different composition, total phenol, and flavonoid contents were found in the different fractions separated by chromatographic column. The V fraction had higher phenol content and fraction A had higher flavonoid content than the other fractions. In general, fractions with higher phenol contents were associated with higher DPPH radical and superoxide anion scavenging, and ferrous ion quelating activities. The A, V, and M fractions showed different antioxidant mechanisms, probably associated with their chemical differences. Peanut skin extracts and fractions showed similar antioxidant effect on accelerated oxidation test with sunflower oil. Those compounds showed low antimicrobial and antifungal activities. In the storage study of almond products, CMC coating and peanut skin extract showed effect preventing oxidation reactions and rancid flavors development. In the soymilk essay, peanut skin extract had effect preventing lipid deterioration and microbial growth, increasing phenolic content, antioxidant activity and color intensity of the final product. However, the same extract when incorporated encapsulated also showed protective effect on the product, but without the disadvantage of the change in color. These microcapsules also have the advantage of protecting polyphenols degradations, allowing their release during digestion product without significantly affecting the appearance. According to the results, extracts, and purified fractions obtained from peanut skins can be added in food matrices as natural antioxidants reducing oxidative deterioration of lipids.