Estudio de la actividad antioxidante de diversas plantas aromáticas y/o comestibles

Plants analyzed in this study, aromatic plants (Rosmarinus officinalis, Thymus vulgaris and Lavandula officinalis) and other plants (Caesalpinia decapetala, Caesalpinia spinosa (Tara) and Morinda citrifolia (Noni)) have important beneficial properties for health and for the food industry and cosmetics, since they are rich in polyphenol compounds. These compounds possess antioxidant properties capable of inhibiting oxidation processes in food and cellular aging. They also may have antibacterial properties Oxidation of fats and oils makes that they experiment transformations which reduce its nutritional quality and occur volatile compounds that generate undesirable odors and flavors. This oxidation can be minimized by extracts of plants, as they act to neutralize free radicals formed in the first stage of oxidation and may thus be at least partially replace the synthetic antioxidants, potentially toxic. For this reason this paper focuses on thorough research into the properties of each of the plants and their implementation in Model Food Systems. Initially, the content of total polyphenols was analysed by a spectrophotometric method based on the Folin-Ciocalteu assay, and the antiradical activity was studied by the methods TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity), DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) and FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) assays. Polyphenolic compounds in each of the plant extracts, obtained by a solid-liquid extraction with 50% ethanol as solvent, under refrigeration at 4ºC for 24h were identified by HPLC (DAD and MS/MS). Plant extracts have also been evaluated in real food systems, such as "oil-in-water" emulsions and meat products (burgers and sausages), with the main objective being to observe the protective effect exerted against lipid oxidation over time. Primary oxidation was monitored by determining the peroxide value and secondary oxidation by the TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances) test and also hexanal determination. In meat systems other factors have been analyzed including pH, colour, quantity of metmyoglobin and the variation of antioxidant activity in the alimentary system itself. The effects of extracts have also been studied in active packaging. In this regard, an edible film based on a mixture of gelatin and ethanol extract of plants of the genus Caesalpinia and Morinda has been investigated, with the aim of using as a film in contact with food and with the characteristic that it is also edible. This film is characterized and evaluated both in its interaction with food (meat patties) by inhibiting lipid oxidation developing in this food, and by effects on mechanical and physico-chemical properties. Similarly, a film based on polylactic acid (PLA) with the addition of rosemary and thyme was manufactured. The film was characterized by its physical and chemical properties and the protective effect against oxidation in the system described as "oil-in-water" emulsion was analyzed. Of the extracts tested, Tara has presented the greatest antiradical activity, with a value against the ORAC assay of 2 mmolesTE / g dry weight and Noni lower activity with 0.017 mmol TE/g dry weight. Likewise, the Tara had a great antioxidant effect in emulsions "oil-in-water". Tara at a concentration of 0.5% m/v reduced hydroperoxide formation in a 96.17%, increasing the stability of emulsions against lipid oxidation. Meanwhile, C. decapetala achieved a reduction of lipid oxidation on burgers from a 69.87% after 11 days of storage at 4 ° C and when assessing the films in this type of product, the film with Tara extract at 0.2% produced the best protection with a reduction of 77.17% compared to control. In conclusion, the extract obtained from all plants, especially Tara, has an antioxidant activity capable of protecting the food samples and films made from these extracts are an alternative to the direct addition in the food. Las especies vegetales analizadas en este trabajo, plantas aromáticas (Rosmarinus officinalis, Thymus vulgaris y Lavandula officinalis) y otros tipos de plantas (Caesalpinia decapetala, spinosa, Morinda citrifolia (Noni)) tienen importantes propiedades beneficiosas para la salud y son útiles para la industria alimentaria y cosmética, ya que son ricas en compuestos polifenólicos. Estos compuestos poseen propiedades antioxidantes, capaces de inhibir procesos de oxidación en alimentos y de envejecimiento celular. Además pueden presentar propiedades bactericidas. La oxidación de grasas y aceites hace que experimenten transformaciones que reducen su calidad nutritiva y se produzcan compuestos volátiles que generan olores y sabores indeseables. Esta oxidación puede ser minimizada por los extractos de las plantas, ya que actúan neutralizando los radicales libres que se forman en la primera etapa de la oxidación y ello permite que puedan sustituir, al menos parcialmente, a los antioxidantes sintéticos, potencialmente tóxicos. Este trabajo se centra en una profunda investigación de cada una de las plantas y su implementación en modelos de alimentos. De forma inicial, se han analizado los polifenoles totales por Folin-Ciocalteau, la actividad antiradicalaria mediante los métodos TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity), DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), ORAC (Oxygen Radical Aborbance Capacity) y FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) y se han identificado los compuestos polifenólicos por HPLC (DAD y MS/MS) de cada uno de los extractos de las plantas, obtenidos a partir con una extracción sólido-líquida con etanol 50% como solvente, bajo condiciones de refrigeración a 4ºC durante 24h. Seguidamente se han evaluado en sistemas alimentarios reales, como emulsiones de "aceite-en-agua" y productos cárnicos (hamburguesas y salchichas) para analizar la ralentización de la oxidación, seguida a través del valor de peróxido, el ensayo TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances) y el hexanal. En los sistemas cárnicos se han determinado otros factores, como pH, color, cantidad de metamioglobina y la variación de la actividad antioxidante en el propio sistema alimentario. También se ha trabajado con envases activos. Se han fabricado films comestibles a base de una mezcla de gelatina y extracto etanólico de las plantas del género Caesalpinia y Morinda, con la finalidad de poder usarlo como película en contacto con el alimento al ser comestible. Se caracteriza y evalúa tanto en la interacción con el alimento (hamburguesa), analizando el retraso en la oxidación, como por sus propiedades mecánicas y físico-químicas. Otro film que se ha fabricado es a base de ácido poliláctico (PLA) con adición de las plantas aromáticas romero y tomillo. Se caracterizó a través de sus propiedades físico-químicas y se analizó el valor protector frente a la oxidación en el mismo sistema descrito de emulsiones ¿aceite-en-agua¿. De los extractos evaluados el de Tara ha presentado la mayor actividad antiradicalaria, con un valor frente al ensayo ORAC de 2 mmolesTE/g peso seco y el Noni la menor actividad con 0,017 mmoles TE/g peso seco. Así mismo, la Tara tuvo un gran efecto antioxidante en emulsiones ¿aceite-en-agua¿. A una concentración de 0,5 % m/v la Tara redujo la formación de whidroperóxidos en un 96,17 %, aumentando la estabilidad de las emulsiones frente a la oxidación lipídica. Por su parte, la C. decapetala logró una reducción de la oxidación lipídica en hamburguesas de un 69,87% después de 11 días de almacenamiento a 4 ºC y al evaluar los films en este mismo tipo de producto, el film con extracto de Tara al 0,2 % produjo la mejor protección con una reducción de un 77,17% comparado al control. Como conclusión, el extracto obtenido de todas las plantas, en especial la Tara, tiene una actividad antioxidante capaz de proteger a los alimentos analizados y los films fabricados con estos extractos son una alternativa a la adición directa en el alimento.