Micropropagation of Baccharis antioquensis (Asteraceae) and photoinduction of polyphenols by UV radiation / Micropropagación de Baccharis antioquensis (Asteraceae) y fotoinducción de polifenoles mediante radiación UV

Abstract Polyphenols are a large diversity of chemical types and interactions that can be responsible for a multiplicity of protective functions ranging from toxicity and light/UV shielding to signal transduction. Bacharis antioquensis has been described as a potential source of new photoprotective compounds with antioxidant capacity associated to polyphenols compounds. The aim of the present work was to develop a micropropagation protocol of B. antioquensis and evaluate the production of polyphenols by in vitro plants exposure to UVB radiation. Branches in juvenile stage of B. antioquensis were collected, desinfected and cultured on half strength Murashige and Skoog medium, supplemented or not with growth regulators (TDZ, BA or GA3) on light/darkness conditions and liquid/solid media. After UV treatments, the absorption coefficient in the UVA-UVB range, the antioxidant capacity and the total phenol content (TPC) from all tissue cultures and the wild tissue were evaluated. Growth regulators, light conditions and type of culture medium (solid or liquid) had a favorable effect on the response of explants. Treatments containing BA + GA3 regulators (2 and 0.5 mg/L respectively) and TDZ (0.5 mg/L) showed positive results in bud growth in liquid medium and darkness. Results showed that UVR exhibited promoting effects on the accumulation of polyphenols, enhancing the absorption coefficient in the UVA-UVB range, the antiradical capacity and the TPC of B. antioquensis in vitro plants. Rev. Biol. Trop. 66(2): 754-764. Epub 2018 June 01.

Resumen Los polifenoles son compuestos químicos con una diversidad de interacciones que pueden ser responsables de muchas funciones, que van desde la toxicidad hasta la protección y blindaje contra la luz/UV. Baccharis antioquensis es una fuente potencial de compuestos fotoprotectores con capacidad antioxidante. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un protocolo de micropropagación para B. antioquensis y evaluar la producción de polifenoles in vitro por exposición a la radiación UVB. Ramas juveniles fueron colectadas y cultivadas en medio de Murashige y Skoog (MS) y suplementadas o no con reguladores de crecimiento (TDZ, BA o GA3) en diferentes condiciones de luz/oscuridad y medios líquidos/sólidos. Después de los tratamientos UVR, se midió el espectro de absorción UV y se evaluó el coeficiente de absorción en la región UVA-UVB, la capacidad antioxidante y TPC tanto en las plantas in vitro como en las plantas silvestres. Los tratamientos que contenían reguladores BA + GA3 (2 y 0.5 mg / L respectivamente) y TDZ (0.5 mg / L) mostraron resultados positivos en el crecimiento del brote en medio líquido y en condiciones de oscuridad. Los resultados mostraron que la UVR tiene efectos promotores sobre la acumulación de metabolitos secundarios, aumentando el coeficiente de absorción en la región UVA-UVB, la capacidad antiradicalaria y TPC en las plantas in vitro.

Kalanchoe daigremontiana Raym.-Hamet. & H. y su potencial uso como fuente de antioxidantes y colorantes naturales / Kalanchoe daigremontiana Raym.-Hamet. & H. and its potential use as a source of natural antioxidants and colorants

Introducción: la especie Kalanchoe daigremontiana Raym.-Hamet. & H. es una planta que presenta muy poca información sobre estudios de capacidad antioxidante, a pesar de su amplio uso en la medicina tradicional, lo cual presupone una fuente potencial de sustancias bioactivas con propiedades antioxidantes. Objetivo: evaluar el potencial antioxidante de los extractos de hojas y flores de Kalanchoe daigremontiana. Métodos: los extractos de hojas y flores se obtuvieron en metanol acidulado (HCl 10 % v/v) y su capacidad antioxidante se determinó sobre la base de los métodos del radical DPPH, del catión-radical ABTS y contenido de antocianinas totales. Resultados: los extractos, tanto de hojas como flores, mostraron un potencial antioxidante promisorio (EC50= 4,2-4,4 g extracto/mmol DPPH; 1,71-2,05 mmol Trolox/kg extracto). Adicionalmente se determinó la presencia en las flores de las antocianinas delfinidina, cianidina y pelargonidina. Conclusiones: la Kalanchoe drageimontiana presentó efecto antioxidante significativo tanto en las hojas como en las flores, comparable con el mostrado por el ácido ascórbico. Se identificó de modo tentativo la presencia de delfinidina 3-O-glucósido, cianidina 3-O-glucósido y pelargonidina 3-O-glucósido en el extracto flores; por tanto la especie bajo estudio puede ser aprovechada como fuente de sustancias bioactivas para su aplicación como aditivos en la industria de alimentos, cosmética o farmacéutica.

Introduction: little information is available on the antioxidant capacity of the species Kalanchoe daigremontiana Raym.-Hamet. & H. However, its widespread use in traditional medicine points to its potential as a source of bioactive substances with antioxidant properties. Objective: evaluate the antioxidant potential of extracts from Kalanchoe daigremontiana leaves and flowers. Methods: leaf and flower extracts were obtained in acidulated methanol (HCl 10 % v/v), and their antioxidant capacity was gauged by DPPH and ABTS radical cation assay and total anthocyanin content determination. Results: both leaf and flower extracts displayed promising antioxidant potential (EC50= 4.2-4.4 g extract/mmol DPPH; 1.71-2.05 mmol Trolox/kg extract). Determination was also made of the presence of anthocyanins delphinidin, cyanidin and pelargonidin in the flowers. Conclusions: Kalanchoe drageimontiana leaves and flowers displayed significant antioxidant capacity, comparable to that of ascorbic acid. The presence of delphinidin-3-O-glucoside, cyanidin-3-O-glucoside and pelargonidin-3-O-glucoside was tentatively identified in the flower extract. Therefore, the study species may be used as a source of bioactive substances for use as additives in the food, cosmetic or pharmaceutical industry.

Borra de café colombiano (Coffea arabica) como fuente potencial de sustancias con capacidad antirradicales libres in vitro / Colombian spent coffee grounds (Coffea arabica) as a potential source of substances with free radicals capacity in vitro

Introducción: Coffea arabica L., además de su importancia comercial, también se considera una planta medicinal, porque presenta propiedades biológicas diversas, pero por su comercialización como bebida genera muchos subproductos. La borra es uno de estos, que se obtiene por la preparación de la bebida, contiene una concentración significativa de compuestos polifenólicos y, por tanto, la recuperación de estas sustancias a partir de un residuo sin valor, sería potencialmente útil para la industria farmacéutica y alimentaria. Objetivos: recuperar compuestos fenólicos a partir de la borra de café y darle un valor agregado a un residuo de origen vegetal, como fuente de componentes con capacidad antirradicales libres in vitro. Métodos: la borra de café previamente secada se sometió a extracciones sólido-líquido usando diferentes sistemas de solventes. Se evaluaron las propiedades antioxidantes in vitro usando los métodos del catión radical del ácido 2,2´-azino-bis (3-etilbenzotiazoline-6-sulfónico) y del radical 1,1-difenil-2-picrilhidracilo. Se usó cromatografía líquida de alta resolución acoplada a espectrometría de masas para la caracterizaron de los principales componentes. Resultados: todos los extractos obtenidos mostraron buena capacidad antioxidante, con el extracto de etanol:agua como el mejor, seguido del extracto de metanol acidulado. Sin embargo, la capacidad antioxidante de la fracción en diclorometano del extracto etanol:agua resultó menor que la presentada por la taza de café. Se identificaron los ácidos clorogénico, isoclorogénico y feruloilquínico como los principales componentes de la borra de café. Conclusiones: todos los extractos presentaron buena capacidad protectora contra radicales libres. La borra de café, considerada un desecho obtenido del procesamiento industrial, se puede convertir en materia prima para la recuperación de sustancias antioxidantes; lo cual genera grandes expectativas sobre su posible uso en la industria farmacéutica y alimentaria, y le da al café un valor agregado importante.

Introduction: besides its commercial importance, Coffee arabica L. is also considered a medicinal plant due to its various biological properties, but its marketing produces a large amount of residues. Spent coffee grounds are one of these residues, which are obtained after the preparation of the drink and contain a significant concentration of polyphenolic compounds. Therefore, the recovery of these substances costless residual will be potentially useful for food and pharmaceutical industry. Objectives: to recover polyphenolic compounds from spent coffee grounds and to give an added value to a vegetable waste as a source of substances with free radicals capacity in vitro. Methods: dehydrated spent coffee grounds were subjected to solid-liquid extraction using different solvent systems. Antioxidant properties were evaluated in vitro using the radical monocation 2,2´-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) and the stable free radical 2-2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Liquid chromatography coupled to mass spectrometry was applied to characterize the main compounds. Results: all the extracts obtained showed a good antioxidant capacity with ethanol-water extract, followed by acidulated methanol extract. However, the antioxidant capacity of the ethanol-water extract was lower than coffee beverage. Chlorogenic, isochlorogenic and feruloylquinic acids were identified as the main compounds present in spent coffee grounds. Conclusions: all extracts showed a significant protection effect against free radicals; spent coffee ground, which is considered an undesirable solid waste from industrial processing, could be an add-value raw material in the recovery of antioxidant substances which generates great expectations about its possible use in the pharmaceutical and food industry and gives coffee an important added value.

Determinación de antocianinas mediante extracción asistida por radiación de microondas en frijol (Phaseolus vulgaris L.) de alto consumo en Antioquia-Colombia / Determination of anthocyanins by microwave assisted extraction in beans (Phaseolus vulgaris L.) commonly consumed in Antioquia, Colombia

Introducción: el frijol además de ser una fuente nutricional importante en Colombia, también aporta un gran contenido de sustancias con potencial benéfico para la salud, como son flavonoides y antocianinas, entre otras, que contribuyen de manera significativa con sus propiedades medicinales y pueden tener un efecto positivo contra algunas enfermedades crónicas. Objetivos: comparar el contenido de antocianinas del pericarpio del fruto de frijol de diferentes variedades con respecto al método de extracción. Métodos: la piel del fruto de frijol deshidratada y macerada se sometió a extracciones sólido-líquido y asistida por microondas con metanol acidulado. Se evaluó el contenido de antocianinas por el método de diferencial de pH y el potencial antioxidante in vitro con base en el método de DPPH (catión radical α-α-difenil-ß-picrilhidrazilo). Resultados: la técnica de extracción asistida por microondas (MAE) mostró una mayor eficiencia respecto a la convencional, porque disminuyó considerablemente la cantidad de solvente, de muestra empleada y los tiempos de extracción. Los extractos obtenidos presentaron un contenido de antocianinas entre 8,33 y 25,5 mg cianidin-3-glucósido/L, sin embargo, el efecto de protección antioxidante resultó similar entre ellos y comparable con el de las sustancias de referencia. Conclusiones: todos los extractos presentaron buena capacidad protectora contra radicales libres; la técnica de extracción asistida por microondas puede ser usada como método alternativo para una valoración rápida, eficiente y eficaz del contenido de sustancias bioactivas en diferentes matrices.

Introduction: apart from being an important nutritional source in Colombia, beans also provide a large amount of substances with potential beneficial effects on health, such as flavonoids and anthocyanins, among others, which stand out for their medicinal properties and potential positive action against some chronic diseases. Objectives: compare the content of anthocyanins in the pericarp of the fruit of different varieties of beans with reference to the extraction method. Methods: after dehydration and maceration, the bean fruit coat was subjected to solid-liquid and microwave assisted extraction with acidulated methanol. Anthocyanin content was determined by the pH differential method, and the cation radical α-α-diphenyl-ß-picrylhydrazyl (DPPH) method was used for determination of in vitro antioxidant potential. Results: microwave assisted extraction (MAE) proved to be more efficient than the conventional technique, with a considerable reduction in the amount of solvent, sample and extraction time. Anthocyanin content in the extracts obtained was between 8.33 and 25.5 mg cyanidin-3-glucoside/L. However, their antioxidant protection effect was similar and comparable to that of reference substances. Conclusions: all extracts showed good protective capacity against free radicals. Microwave assisted extraction may be used as an alternative method for fast, efficient and effective evaluation of the content of bioactive substances in various matrices.

Comparación entre el estado de maduración del fruto de café (Coffee arabica L.), el contenido de antocianinas y su capacidad antioxidante / Comparison between the level of maturation of the coffee fruit (Coffee arabica L.), and the contents of anthocyanins and their antioxidant capacity

Introducción: la piel o pericarpio del café que define su estado de madurez y calidad, es prácticamente lignocelulosa y no tiene ningún valor comercial, no obstante podría considerarse como una fuente importante de compuestos antioxidantes, sobre todo de antocianinas. Objetivos: comparar el potencial antioxidante del pericarpio del fruto de café en diferentes estados de maduración con respecto al contenido de antocianinas. Métodos: la piel del fruto del café liofilizada en cinco estados de maduración se sometió a extracciones sólido-líquido con metanol acidulado; se determinó el contenido de antocianinas por el método diferencial de pH y el potencial antioxidante se evaluó sobre la base de los métodos de DPPH (catión radical a-a-difenil-ß-picrilhidrazilo), ORAC (oxygen radical absorbance capacity) y FRAP (ferric reducing/antioxidant power). Resultados: la muestra de granos sobremaduros presentó un contenido de antocianinas 63,14 mg cianidin-3-glucósido/L. Este valor resulta de 2 a 18 veces mayor con respecto a los otros estados de maduración. No obstante, el estado "pintón" fue el que mostró una mayor capacidad antioxidante (³ 2-5 veces), en todos los métodos evaluados, lo cual sugiere una mayor presencia de otros componentes con actividad antioxidante durante esta etapa de maduración. Conclusiones: todos los extractos presentaron buena capacidad antioxidante, por lo tanto, aquellos frutos que no sean empleados para la industria de consumo de café pueden ser usados como fuente de antioxidantes, independiente de su estado de maduración.

Introduction: the maturity and quality of the coffee beans is defined by the color of its outer and often edible layer (pericarp), and this tissue is mainly lignocellulose without any commercial value; however it could be considered as a source of important antioxidant compounds, mostly anthocyanins. Objectives: to compare the antioxidant potential of the pericarp of the coffee bean at different states of maturation in terms of the content of anthocyanins. Methods: lyophilized and powered pericarp of Coffee arabica on different stages of maturation underwent solid-liquid extractions with acidulated methanol and total anthocyanins content was determined by pH differential method; the antioxidant potential was evaluated by using DPPH (radical cathion a-a-diphenyl-ß-picrylhydrazyl, ORAC (oxygen radical absorbance capacity) and FRAP (ferric reducing/antioxidant power) tests. Results: the sample from over-matured coffee beans showed a content of anthocyanins equal to 63.14 mg cyanidin-3-glucoside/L, which is 2 to 18 times higher than that of other maturation states. Nevertheless, the "pintón" stage demonstrated the highest antioxidant capacity (³ 2-5 times) in all the evaluated methods. This indicates the presence of additional components with antioxidant power during this maturation stage. Conclusions: all the extracts showed significant antioxidant capacity, therefore, the undesired fruits to coffee industry may be used as a source of antioxidant compounds regardless of their maturity stage.

Capacidad antioxidante in vitro de comfrey (Symphytum officinale L.) / In vitro antioxidant capacity of comfrey (Symphytum officinale L.)

Introducción: Symphytum officinale L. es una hierba perenne de la familia Boraginaceae, de uso medicinal durante muchos años para tratar dolores de articulaciones, músculos, cicatrización de heridas, dolor menstrual, problemas bronquiales, entre otros. Por otro lado, la presencia de polifenoles, triterpenoides y taninos en S. officinale L., permite suponer que la especie bajo estudio puede ser una fuente promisoria de extractos con una alta capacidad antioxidante. Objetivo: evaluar el posible potencial antioxidante de los extractos y del aceite esencial de S. officinale. Métodos: hojas secas y pulverizadas de S. officinale se sometieron a extracciones sucesivas con hexano y etanol hasta agotamiento y el aceite esencial se obtuvo por hidrodestilación. El potencial antioxidante se determinó de acuerdo con su capacidad de atrapamiento del radical estable 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH, 2-2-diphenyl-1-picrylhydrazyl). Resultados: las muestras evaluadas presentaron valores de EC50 entre 0,06 y 0,44 g muestra/µmol DPPH, similares a extractos naturales como los aceites esenciales de orégano y romero, y de sustancias de referencia como el ácido ascórbico. Conclusiones: las hojas de la planta S. officinale mostraron un efecto antioxidante significativo, lo cual refuerza sus propiedades medicinales en la recuperación de tejidos y dolencias musculares, entre otras afecciones.

Introduction: Symphytum officinale L., is a perennial plant from Boraginaceae family that has been used in medicine for treatment painful joints and muscles, menstruation pain and bronchial problems in addition to stimulating healing of wounds, among other effects. On the other hand, the presence of polyphenols, triterpenoids and tannins in this specie allows us to think that it could be a promising source of natural compounds with high antioxidant activity. Objective: to evaluate the antioxidant potential of the extracts and the essential oil from S. officinale. Methods: dry and powered S. officinale leaves underwent successive extractions with ethanol and hexane and the essential oil was obtained by hydrodistillation. The antioxidant potential was determined on the trapping capacity of stable radical 2-2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH assay). Results: the samples showed EC50 values from 0.06 to 0.44 g sample/µmol DPPH, comparable to natural extracts like the essential oils from oregano and rosemary and to standard substances like ascorbic acid. Conclusions: S. officinale leaves showed an important antioxidant effect, and this result support the medicinal properties of the plant in tissue recovery and therapy for muscular pains and others pathologies.